JP2006236332A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2006236332A
JP2006236332A JP2006017915A JP2006017915A JP2006236332A JP 2006236332 A JP2006236332 A JP 2006236332A JP 2006017915 A JP2006017915 A JP 2006017915A JP 2006017915 A JP2006017915 A JP 2006017915A JP 2006236332 A JP2006236332 A JP 2006236332A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor device
transistor
conductive layer
detection element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006017915A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4817853B2 (en
JP2006236332A5 (en
Inventor
Yumiko Noda
由美子 野田
Yasuyuki Arai
康行 荒井
Yasuko Watanabe
康子 渡辺
Yoshitaka Moriya
芳隆 守屋
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2006017915A priority Critical patent/JP4817853B2/en
Publication of JP2006236332A publication Critical patent/JP2006236332A/en
Publication of JP2006236332A5 publication Critical patent/JP2006236332A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4817853B2 publication Critical patent/JP4817853B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device compliant with new use by using the capability of data exchange, in a noncontact manner by a semiconductor device, such as an RFID, thus reducing the burden of the user and improving the convenience. <P>SOLUTION: The semiconductor device has an arithmetic circuit, comprising a transistor, a conductive layer functioning as an antenna, a detection part having a means of detecting physical quantity or chemical quantity, and a storage part for storing data detected by the detection part, wherein the arithmetic circuit, the conductive layer, the detection part and the storage part are covered with a protective layer. Furthermore, by installing such a semiconductor device to humans, plants and animals, and the like, various kinds of information are monitored to be managed in a noncontact manner. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、非接触で様々な情報の送受信が可能である半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device capable of transmitting and receiving various information without contact.

近年、個々の対象物にID(個体識別番号)を与えることで、その対象物の履歴等の情報を明確にし、生産・管理等に役立てるといった個体認識技術が注目されている。その中でも、非接触でデータの送受信が可能な半導体装置の開発が進められている。このような半導体装置として、RFIDタグ(Radio Frequency Identification)(IDタグ、ICタグ、ICチップ、RFタグ(Radio Frequency)、無線タグ、電子タグ、無線チップともよばれる)等が企業内、市場等で導入され始めている。   2. Description of the Related Art In recent years, attention has been focused on an individual recognition technique in which an ID (individual identification number) is given to an individual object to clarify information such as a history of the object and to be useful for production and management. Among them, development of semiconductor devices capable of transmitting and receiving data without contact is underway. As such a semiconductor device, an RFID tag (Radio Frequency Identification) (ID tag, IC tag, IC chip, RF tag (Radio Frequency), wireless tag, electronic tag, also referred to as a wireless chip) is used in an enterprise, a market, or the like. It has begun to be introduced.

一般的に、RFIDタグはトランジスタ等を含んだ集積回路部とアンテナとから構成され、電磁波を介して外部の機器(リーダ/ライタ)と情報のやりとりを行うことができる。最近では、RFIDタグを様々な商品に設けることによって、当該商品の監視や管理等を行おうという試みがなされている。例えば、商品にRFIDタグを貼付することによって、商品の在庫数や在庫状況などの在庫管理に止まらず商品管理を自動的に簡単に行うことができる商品管理システムが提案されている(特許文献1)。また、防犯効果を高めるために警備装置および警備システムにRFIDタグの利用が提案されている(特許文献2)。また、紙幣や有価証券等にRFIDタグを搭載することによって、搾取等による不正利用を防ぐ方法が提案されている(特許文献3)。このように、RFIDタグは様々な分野へ利用することが提案されている。   In general, an RFID tag includes an integrated circuit portion including a transistor and an antenna, and can exchange information with an external device (reader / writer) via an electromagnetic wave. Recently, attempts have been made to monitor and manage products by providing RFID tags on various products. For example, a product management system has been proposed in which an RFID tag is attached to a product, and product management can be performed automatically and easily without being limited to inventory management such as the number of products in stock and stock status (Patent Document 1). ). In order to enhance the crime prevention effect, use of an RFID tag is proposed for a security device and a security system (Patent Document 2). In addition, a method for preventing unauthorized use due to exploitation by mounting RFID tags on bills, securities, etc. has been proposed (Patent Document 3). Thus, it has been proposed that the RFID tag is used in various fields.

特開2004−359363号公報JP 2004-359363 A 特開2003−303379号公報JP 2003-303379 A 特開2001−260580号公報JP 2001-260580 A

本発明は、RFIDタグ等の半導体装置における非接触でデータの送受信が可能である点を利用することによって、新しい用途に適合するデバイスを提供し、利用者の負担を少なくし、利便性を向上させることを目的とする。   The present invention provides a device suitable for a new application by utilizing the point of contactless data transmission / reception in a semiconductor device such as an RFID tag, thereby reducing the burden on the user and improving convenience. The purpose is to let you.

上記目的を達成するために本発明は以下の手段を講じる。   In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.

本発明の半導体装置は、トランジスタから構成される演算処理回路と、アンテナとして機能する導電層と、物理量または化学量を検出する手段を有する検出部とを有し、演算処理回路、導電層および検出部が保護層によって覆われていることを特徴としている。なお、本発明における物理量とは、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、振動、加速度、湿度等を指し、化学量とは、ガス等の気体成分やイオン等の液体成分等の化学物質等を指す。化学量としては、他にも、血液、汗、尿等に含まれる特定の生体物質(例えば、血液中に含まれる血糖値等)等の有機化合物も含まれる。   A semiconductor device of the present invention includes an arithmetic processing circuit including a transistor, a conductive layer functioning as an antenna, and a detection unit having means for detecting a physical quantity or a chemical quantity. The arithmetic processing circuit, the conductive layer, and the detection The part is covered with a protective layer. The physical quantity in the present invention refers to temperature, pressure, flow rate, light, magnetism, sound wave, vibration, acceleration, humidity, etc., and the chemical quantity refers to chemical substances such as gas components such as gas and liquid components such as ions. Etc. In addition, the chemical amount includes organic compounds such as specific biological substances (for example, blood glucose level contained in blood) contained in blood, sweat, urine and the like.

また、本発明の半導体装置の他の構成として、トランジスタから構成される演算処理回路と、アンテナとして機能する導電層と、物理量または化学量を検出する手段を有する検出部と、検出部により検出されたデータを記憶する記憶部とを有し、演算処理回路、導電層、検出部および記憶部が保護層によって覆われていることを特徴としている。   As another configuration of the semiconductor device of the present invention, an arithmetic processing circuit including a transistor, a conductive layer functioning as an antenna, a detection unit having a means for detecting a physical quantity or a chemical quantity, and a detection unit And a storage unit for storing data, and the arithmetic processing circuit, the conductive layer, the detection unit, and the storage unit are covered with a protective layer.

また、本発明の半導体装置の他の構成として、基板上に設けられたトランジスタを有する素子と、トランジスタと電気的に接続され且つ素子上に設けられた検出素子と、アンテナとして機能する導電層とを有し、基板、素子、検出素子およびアンテナが保護層によって覆われていることを特徴としている。   As another structure of the semiconductor device of the present invention, an element including a transistor provided over a substrate, a detection element electrically connected to the transistor and provided over the element, a conductive layer functioning as an antenna, The substrate, the element, the detection element, and the antenna are covered with a protective layer.

また、本発明の半導体装置の他の構成として、基板上に設けられた第1のトランジスタ、第2のトランジスタおよび第3のトランジスタを少なくとも有する素子と、第1のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた検出素子と、第2のトランジスタと電気的に接続され且つ素子上に設けられた記憶素子と、第3のトランジスタと電気的に接続され且つ素子上に設けられたアンテナとして機能する導電層とを有し、基板、素子、検出素子、記憶素子およびアンテナとして機能する導電層とが保護層によって覆われていることを特徴としている。   As another structure of the semiconductor device of the present invention, an element having at least a first transistor, a second transistor, and a third transistor provided over a substrate is electrically connected to the first transistor; A detection element provided on the element, a memory element electrically connected to the second transistor and provided on the element, and an antenna electrically connected to the third transistor and provided on the element And a conductive layer functioning as a substrate, an element, a detection element, a memory element, and an antenna is covered with a protective layer.

また、本発明の半導体装置の他の構成として、基板上に設けられた第1のトランジスタ、第2のトランジスタおよび第3のトランジスタを少なくとも有する素子と、第1のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた検出素子と、第2のトランジスタと電気的に接続され且つ素子上に設けられた記憶素子と、第3のトランジスタと電気的に接続され且つ素子上に設けられたアンテナとして機能する導電層とを有し、記憶素子は、素子上に形成された第1の導電層、有機化合物層および第2の導電層との積層構造であり、基板、素子、検出素子、記憶素子およびアンテナとして機能する導電層とが保護層によって覆われていることを特徴としている。   As another structure of the semiconductor device of the present invention, an element having at least a first transistor, a second transistor, and a third transistor provided over a substrate is electrically connected to the first transistor; A detection element provided on the element, a memory element electrically connected to the second transistor and provided on the element, and an antenna electrically connected to the third transistor and provided on the element The storage element has a stacked structure of a first conductive layer, an organic compound layer, and a second conductive layer formed on the element, and includes a substrate, an element, a detection element, and a storage element. A conductive layer functioning as an element and an antenna is covered with a protective layer.

上記構成において、検出素子は、第1の層、第2の層および第3の層との積層構造で設けることができる。また、検出素子は、第1の層と第2の層を同一の層に並列に配置させ、第1の層と第3の層の間に第2の層を並列に配置させる構造としてもよい。この場合、第2の層は、第1の層と第3の層を覆うように設けた構造とすることもできる。   In the above structure, the detection element can be provided in a stacked structure including the first layer, the second layer, and the third layer. The detection element may have a structure in which the first layer and the second layer are arranged in parallel in the same layer, and the second layer is arranged in parallel between the first layer and the third layer. . In this case, the second layer may have a structure provided so as to cover the first layer and the third layer.

また、上記構成において、基板としてガラス基板や可撓性を有する基板を用いることができる。   In the above structure, a glass substrate or a flexible substrate can be used as the substrate.

本発明の半導体装置は、上記構成において、保護層として、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)又は窒化炭素を含んでいることを特徴としている。   In the above structure, the semiconductor device of the present invention includes silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, diamond-like carbon (DLC), or carbon nitride as the protective layer.

本発明を用いることによって、様々な物理量や化学量を検出可能な半導体装置の小型化および軽量化を達成することができる。また、本発明の半導体装置は、当該半導体装置の表面がダイヤモンドライクカーボン(DLC)等の保護層により覆われているため、人間や動物の体内に埋め込んで設ける場合であっても非侵襲性を保つことが可能である。また、本発明の半導体装置は可撓性を有するように設けることができるため、曲面を有する対象にも設けることが可能となる。   By using the present invention, reduction in size and weight of a semiconductor device capable of detecting various physical quantities and chemical quantities can be achieved. In addition, since the surface of the semiconductor device is covered with a protective layer such as diamond-like carbon (DLC), the semiconductor device of the present invention is non-invasive even when embedded in a human or animal body. It is possible to keep. Further, since the semiconductor device of the present invention can be provided so as to have flexibility, it can also be provided on a target having a curved surface.

また、本発明の半導体装置は、検出素子と当該検出素子によって検出したデータを電気信号等に変換する検出制御回路を有することによって、様々な物理量や化学量を検出し、リーダ/ライタを介して非接触で当該データを表示させることができる。   In addition, the semiconductor device of the present invention includes a detection element and a detection control circuit that converts data detected by the detection element into an electric signal or the like, thereby detecting various physical quantities and chemical quantities, and via a reader / writer. The data can be displayed without contact.

このように、本発明の半導体装置は、人間や動植物に設ける場合であっても、利用者の負担を少なくし、利便性を向上させることができる。   As described above, the semiconductor device of the present invention can reduce the burden on the user and improve convenience even when the semiconductor device is provided for a human being or a plant or animal.

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals may be used in common in different drawings.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例について図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, an example of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to drawings.

本実施の形態で示す半導体装置100は、演算処理回路101、検出部102、記憶部103およびアンテナ104等が設けられており、アンテナ104を介して非接触で外部の機器(例えば、リーダ/ライタ112)とデータを交信する機能を有している(図1)。   A semiconductor device 100 described in this embodiment includes an arithmetic processing circuit 101, a detection unit 102, a storage unit 103, an antenna 104, and the like, and is connected to an external device (eg, a reader / writer) through the antenna 104 in a non-contact manner. 112) and a function of communicating data (FIG. 1).

演算処理回路101は、リーダ/ライタ112から入力された信号に従って、検出部102または記憶部103とデータのやりとりを行う。例えば、検出部102で検出されたデータの抽出、当該データの記憶部103への書き込みまたは記憶部103に書き込まれたデータの読み込み等を行う。そして、検出部102で検出されたデータ等に基づいて演算処理を行い、その結果をリーダ/ライタ112に出力する。   The arithmetic processing circuit 101 exchanges data with the detection unit 102 or the storage unit 103 in accordance with a signal input from the reader / writer 112. For example, extraction of data detected by the detection unit 102, writing of the data into the storage unit 103, reading of data written in the storage unit 103, and the like are performed. Then, arithmetic processing is performed based on the data detected by the detection unit 102 and the result is output to the reader / writer 112.

検出部102は、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、加速度、湿度、気体成分、液体成分、その他の特性を物理的又は化学的手段により検出することができる。また、検出部102は、物理量または化学量を検出する検出素子105と当該検出素子105で検出された物理量または化学量を電気信号等の適切な信号に変換する検出制御回路106とを有している。検出素子105としては、抵抗素子、光電変換素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタ、ダイオード等で形成することができる。なお、検出部102は複数設けてもよく、この場合、複数の物理量または化学量を同時に検出することが可能である。   The detection unit 102 can detect temperature, pressure, flow rate, light, magnetism, sound wave, acceleration, humidity, gas component, liquid component, and other characteristics by physical or chemical means. The detection unit 102 includes a detection element 105 that detects a physical quantity or a chemical quantity, and a detection control circuit 106 that converts the physical quantity or the chemical quantity detected by the detection element 105 into an appropriate signal such as an electrical signal. Yes. The detection element 105 can be formed of a resistance element, a photoelectric conversion element, a thermoelectromotive force element, a transistor, a thermistor, a diode, or the like. A plurality of detection units 102 may be provided. In this case, a plurality of physical quantities or chemical quantities can be detected simultaneously.

また、ここでいう物理量とは、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、加速度、湿度等を指し、化学量とは、ガス等の気体成分やイオン等の液体成分等の化学物質等を指す。化学量としては、他にも、血液、汗、尿等に含まれる特定の生体物質(例えば、血液中に含まれる血糖値等)等の有機化合物も含まれる。特に、化学量を検出しようとする場合には、必然的にある特定の物質を選択的に検出することになるため、あらかじめ検出素子105に検出したい物質と選択的に反応する物質を設けておく。例えば、生体物質の検出を行う場合には、検出素子105に検出させたい生体物質と選択的に反応する酵素、抗体分子または微生物細胞等を高分子等に固定化して設けておくことが好ましい。   The physical quantity here refers to temperature, pressure, flow rate, light, magnetism, sound wave, acceleration, humidity, etc., and the chemical quantity refers to chemical substances such as gas components such as gas and liquid components such as ions. Point to. In addition, the chemical amount includes organic compounds such as specific biological substances (for example, blood glucose level contained in blood) contained in blood, sweat, urine and the like. In particular, when a chemical amount is to be detected, a specific substance is necessarily selectively detected. Therefore, a substance that selectively reacts with a substance to be detected is provided in advance in the detection element 105. . For example, in the case of detecting a biological substance, it is preferable that an enzyme, an antibody molecule, a microbial cell, or the like that selectively reacts with the biological substance that the detection element 105 wants to detect is immobilized on a polymer or the like.

記憶部103は、検出部102によって検出されたデータ等を記憶させることが可能であり、データが記憶される記憶素子107と記憶素子107へのデータの書き込みや読み込み等の制御を行う制御回路108とを有している。なお、記憶部103は1つに限定されず、複数であっても良く、SRAM、フラッシュメモリ、ROM、FeRAMまたは有機メモリ等を用いることができる。また、これらを組み合わせて設けることもできる。なお、有機メモリとは、一対の電極間に有機化合物を有する層を挟んで設けたものをいう。有機メモリは、小型化、薄膜化および大容量化を低コストで同時に実現することができる。そのため、記憶部103を有機メモリで設けることにより、半導体装置の小型化、軽量化、低コスト化を達成することができる。   The storage unit 103 can store the data detected by the detection unit 102, and the storage element 107 that stores the data and the control circuit 108 that controls the writing and reading of data to and from the storage element 107. And have. Note that the number of storage units 103 is not limited to one, and a plurality of storage units 103 may be used, and an SRAM, a flash memory, a ROM, an FeRAM, an organic memory, or the like can be used. Moreover, these can also be provided in combination. Note that an organic memory is a memory in which a layer having an organic compound is interposed between a pair of electrodes. The organic memory can simultaneously realize downsizing, thinning, and large capacity at a low cost. Therefore, by providing the storage unit 103 with an organic memory, the semiconductor device can be reduced in size, weight, and cost.

次に、リーダ/ライタ112と半導体装置100とのデータのやりとりに関して簡単に説明する。まず、リーダ/ライタ112から電磁波として送られてきた信号は、アンテナ104において交流の電気信号に変換される。そして、電源回路109において、交流の電気信号を用いて電源電圧を生成し、各回路へ電源電圧を供給する。復調回路110では、交流の電気信号を復調し、演算処理回路101に供給する。演算処理回路101では、入力された信号に従って各種演算処理を行い検出部102や記憶部103等に命令を下し、データのやりとりを行う。そして、演算処理回路101から変調回路111に検出部102で検出されたデータが送られ、変調回路111から当該データに従ってアンテナ104に負荷変調を加える。リーダ/ライタ112は、アンテナ104に加えられた負荷変調を電磁波で受け取ることにより、結果的にデータを読み取ることが可能となる。   Next, data exchange between the reader / writer 112 and the semiconductor device 100 will be briefly described. First, a signal transmitted as an electromagnetic wave from the reader / writer 112 is converted into an AC electrical signal by the antenna 104. In the power supply circuit 109, a power supply voltage is generated using an AC electrical signal, and the power supply voltage is supplied to each circuit. The demodulation circuit 110 demodulates an alternating electrical signal and supplies it to the arithmetic processing circuit 101. In the arithmetic processing circuit 101, various arithmetic processes are performed according to the input signals, and instructions are given to the detection unit 102, the storage unit 103, and the like to exchange data. Then, the data detected by the detection unit 102 is sent from the arithmetic processing circuit 101 to the modulation circuit 111, and load modulation is applied to the antenna 104 from the modulation circuit 111 according to the data. The reader / writer 112 receives the load modulation applied to the antenna 104 as an electromagnetic wave, and as a result, can read the data.

なお、本実施の形態で示す半導体装置100は、各回路への電源電圧の供給を、電源(バッテリ113)を設けずに電磁波により行うタイプとしてもよいし、バッテリ113を設けることによりバッテリ113により各回路に電源電圧を供給するタイプとしてもよいし、バッテリ113を設けて電磁波とバッテリ113により各回路に電源電圧を供給するタイプとしてもよい。半導体装置にバッテリを設けない場合は、バッテリの交換も不要となるため半導体装置の低コスト化を実現することができる。   Note that the semiconductor device 100 described in this embodiment mode may be a type in which supply of power supply voltage to each circuit is performed using electromagnetic waves without providing a power supply (battery 113), or the battery 113 is provided with the battery 113. A power supply voltage may be supplied to each circuit, or a battery 113 may be provided and a power supply voltage may be supplied to each circuit by electromagnetic waves and the battery 113. When the semiconductor device is not provided with a battery, it is not necessary to replace the battery, so that the cost of the semiconductor device can be reduced.

次に、本発明の半導体装置の上面構造の一例について、図2を参照して説明する。図2に示す半導体装置100は、演算処理回路101等の回路を構成する複数の素子が設けられた薄膜集積回路240と、アンテナ104として機能する導電層241を含む。アンテナ104として機能する導電層241は、薄膜集積回路240に電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、アンテナ104として機能する導電層241をコイル状に設け、電磁誘導方式または電磁結合方式を適用する例を示すが、本発明の半導体装置はこれに限られずマイクロ波方式を適用することも可能である。マイクロ波方式の場合は、用いる電磁波の波長によりアンテナ104として機能する導電層241の形状を適宜決めればよい。また、アンテナ104として機能する導電層241と薄膜集積回路240とを重ね合わせるように設けることによって、半導体装置の小型化を図ることができる。   Next, an example of the top structure of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG. A semiconductor device 100 illustrated in FIG. 2 includes a thin film integrated circuit 240 provided with a plurality of elements constituting a circuit such as the arithmetic processing circuit 101 and a conductive layer 241 functioning as the antenna 104. The conductive layer 241 functioning as the antenna 104 is electrically connected to the thin film integrated circuit 240. Note that although an example in which the conductive layer 241 functioning as the antenna 104 is provided in a coil shape and an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method is applied is described in this embodiment mode, the semiconductor device of the present invention is not limited thereto, and is a microwave method. It is also possible to apply. In the case of a microwave method, the shape of the conductive layer 241 functioning as the antenna 104 may be determined as appropriate depending on the wavelength of the electromagnetic wave used. Further, by providing the conductive layer 241 functioning as the antenna 104 and the thin film integrated circuit 240 so as to overlap with each other, the semiconductor device can be reduced in size.

次に、演算処理回路101、検出部102、記憶部103及びアンテナ104を含む本発明の半導体装置100の断面構造について、図3、図4を参照して説明する。なお、ここでは検出部102は検出素子105と検出制御回路106を含んだ構成とし、記憶部103は記憶素子107と制御回路108を含んだ構成とする。   Next, a cross-sectional structure of the semiconductor device 100 including the arithmetic processing circuit 101, the detection unit 102, the storage unit 103, and the antenna 104 will be described with reference to FIGS. Here, the detection unit 102 includes a detection element 105 and a detection control circuit 106, and the storage unit 103 includes a storage element 107 and a control circuit 108.

図3(A)に示す半導体装置は、演算処理回路101を構成する素子201、検出制御回路106を構成する素子202、制御回路108を制御する素子203、アンテナ104として機能する導電層204を有している。図3(A)において、検出素子105は、第1の層205、第2の層206及び第3の層207の積層体に相当し、検出制御回路106を構成する素子202に電気的に接続されている。記憶素子107は、第1の導電層208、有機化合物を含む層209及び第2の導電層210の積層体に相当し、制御回路108を構成する素子203に電気的に接続されている。   The semiconductor device illustrated in FIG. 3A includes an element 201 included in the arithmetic processing circuit 101, an element 202 included in the detection control circuit 106, an element 203 that controls the control circuit 108, and a conductive layer 204 that functions as the antenna 104. is doing. In FIG. 3A, the detection element 105 corresponds to a stacked body of a first layer 205, a second layer 206, and a third layer 207, and is electrically connected to the element 202 included in the detection control circuit 106. Has been. The memory element 107 corresponds to a stacked body of the first conductive layer 208, the layer 209 containing an organic compound, and the second conductive layer 210, and is electrically connected to the element 203 included in the control circuit 108.

素子201、202、203は、トランジスタ、容量素子及び抵抗素子等を含み、図示する構造では、素子201、202、203として、複数のトランジスタを示す。トランジスタとしては、薄膜トランジスタ(TFT)で設けてもよいし、Si等の半導体基板にチャネル層を設ける電界効果トランジスタ(FET)で設けてもよい。また、アンテナとして機能する導電層204は、素子201に含まれるトランジスタ等に電気的に接続されている。   The elements 201, 202, and 203 include a transistor, a capacitor element, a resistance element, and the like. In the structure illustrated in the drawing, a plurality of transistors are illustrated as the elements 201, 202, and 203. The transistor may be a thin film transistor (TFT) or a field effect transistor (FET) in which a channel layer is provided on a semiconductor substrate such as Si. In addition, the conductive layer 204 functioning as an antenna is electrically connected to a transistor or the like included in the element 201.

第1の導電層208または第2の導電層210としては、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、炭素(C)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等から選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。例えば、合金としては、AlとTiが含まれた合金等が挙げられる。また、他にも、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)などその他の透光性酸化物導電材料を用いることが可能である。酸化珪素を含む酸化インジウムにさらに2〜20wt%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したターゲットを用いて形成されたものを用いても良い。   As the first conductive layer 208 or the second conductive layer 210, gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo) , Iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), carbon (C), aluminum (Al), manganese (Mn), titanium (Ti), tantalum (Ta), etc. A single layer or a stacked structure including one kind of element or an alloy containing a plurality of such elements can be used. For example, the alloy includes an alloy containing Al and Ti. In addition, other light-transmitting oxide conductive materials such as indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), indium zinc oxide (IZO), and zinc oxide to which gallium is added (GZO) can be used. It is. You may use what was formed using the target which mixed 2-20 wt% zinc oxide (ZnO) further in the indium oxide containing a silicon oxide.

有機化合物を含む層209としては、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:TPD)等の低分子化合物の単層または積層構造、ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)、[メトキシ−5−(2−エチル)ヘキシロキシ]−p−フェニレンビニレン(MEH−PPV)、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)(PAF)、ポリ(9−ビニルカルバゾール)(PVK)、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアセチレン類、ポリピレン類、ポリカルバゾール類等の高分子化合物の単層または積層構造を用いることができる。また、低分子化合物または高分子化合物からなる層に加えて、前記低分子または高分子化合物と無機化合物とを混合してなる層を積層して設けることもできる。また、図3(A)において、記憶素子107は、パッシブマトリクス型を用いた場合を示しているが、アクティブマトリクス型を用いてもよい。   As the layer 209 containing an organic compound, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: α-NPD), 4,4′-bis [N- ( Single-layer or laminated structure of low-molecular compounds such as 3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: TPD), poly (p-phenylene vinylene) (PPV), [methoxy-5- (2- Ethyl) hexyloxy] -p-phenylene vinylene (MEH-PPV), poly (9,9-dialkylfluorene) (PAF), poly (9-vinylcarbazole) (PVK), polypyrroles, polythiophenes, polyacetylenes, polypyrenes A single-layer structure or a stacked structure of polymer compounds such as polycarbazoles can be used. Moreover, in addition to the layer which consists of a low molecular compound or a high molecular compound, the layer formed by mixing the said low molecular or high molecular compound and an inorganic compound can also be laminated | stacked and provided. 3A illustrates the case where the memory element 107 is a passive matrix type, an active matrix type may be used.

また、アンテナとして機能する導電層204は、トランジスタのソース配線やドレイン配線と同じ層に設けられた場合を例示しているが、トランジスタのゲート電極や、記憶素子107を構成する一対の導電層、検出素子を構成する導電層と同じ層に設けてもよい。このように、アンテナとして機能する導電層を、他の素子が含む導電層と同じ層に設けることにより、アンテナとして機能する導電層を形成する工程を独立して設ける必要がなくなり、アンテナとして機能する導電層を形成する工程と、他の素子の導電層を形成する工程を同時に行うことができる。従って、作製工程を簡略化し、作成費用の削減や歩留まりの向上を実現することができる。また、アンテナとして機能する導電層を、他の素子が含む導電層とは別に設ける場合には、スクリーン印刷等の印刷法や液滴吐出法を用いて形成することによって作製工程の簡略化および材料の利用効率の向上を実現することができる。なお、本実施の形態では、アンテナとして機能する導電層204は他の素子が含む導電層と同じ層に設ける例を示すが、アンテナとして機能する導電層を別途作製し、後の工程でトランジスタと電気的に接続するように貼り合わせて設けることも可能である。   Although the conductive layer 204 functioning as an antenna is provided in the same layer as the source wiring and drain wiring of the transistor, the gate electrode of the transistor, a pair of conductive layers that form the memory element 107, You may provide in the same layer as the conductive layer which comprises a detection element. In this manner, by providing the conductive layer functioning as an antenna in the same layer as the conductive layer included in another element, it is not necessary to provide a step of forming a conductive layer functioning as an antenna, and the antenna functions as an antenna. The step of forming a conductive layer and the step of forming a conductive layer of another element can be performed simultaneously. Therefore, the manufacturing process can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced and the yield can be improved. In the case where a conductive layer functioning as an antenna is provided separately from a conductive layer included in another element, the manufacturing process is simplified and the material is formed by using a printing method such as screen printing or a droplet discharge method. The utilization efficiency can be improved. Note that although an example in which the conductive layer 204 functioning as an antenna is provided in the same layer as a conductive layer included in another element is described in this embodiment, a conductive layer functioning as an antenna is formed separately and a transistor is formed in a later step. It is also possible to provide them so that they are electrically connected.

検出素子105の構造は、検出したい物理量または化学量に依存する。つまり、検出素子105は、その構造により、作用が異なる。例えば、検出素子105が含む第1の層205がP型半導体層、第2の層206がI型半導体層、第3の層207がN型半導体層の場合、検出素子105はPINダイオードに相当する。PINダイオードは、光が照射されると、電流が流れる性質があり、光を検出することができる。   The structure of the detection element 105 depends on a physical quantity or chemical quantity to be detected. That is, the operation of the detection element 105 differs depending on the structure. For example, when the first layer 205 included in the detection element 105 is a P-type semiconductor layer, the second layer 206 is an I-type semiconductor layer, and the third layer 207 is an N-type semiconductor layer, the detection element 105 corresponds to a PIN diode. To do. The PIN diode has a property that an electric current flows when irradiated with light, and can detect the light.

なお、光を検出する素子として、PINダイオードだけではなく、PNダイオード、ショットキーダイオード、アバランシュダイオード、フォトトランジスタ、フォトトライアック、フォトサイリスタ等の他の素子を用いてもよい。   Note that not only a PIN diode but also other elements such as a PN diode, a Schottky diode, an avalanche diode, a phototransistor, a phototriac, and a photothyristor may be used as an element for detecting light.

また、検出素子105が含む第1の層205が導電層、第2の層206が化合物半導体層、第3の層207が導電層の場合、検出素子105は、紫外線を検出することができる。これは、検出素子105は、紫外線が照射されると、電流が流れる性質があるためである。第1の層205、第3の層207に用いる導電層は、公知の導電性材料からなり、第2の層206に用いる化合物半導体層は、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)及びインジウム(In)から選択された少なくとも1つを含む元素と窒素を含む半導体からなる。化合物半導体層の結晶構造は、非晶質、微結晶質のどちらでもよい。   When the first layer 205 included in the detection element 105 is a conductive layer, the second layer 206 is a compound semiconductor layer, and the third layer 207 is a conductive layer, the detection element 105 can detect ultraviolet rays. This is because the detection element 105 has a property that current flows when irradiated with ultraviolet rays. The conductive layers used for the first layer 205 and the third layer 207 are made of a known conductive material, and the compound semiconductor layers used for the second layer 206 are aluminum (Al), gallium (Ga), and indium (In ) And a semiconductor containing nitrogen. The crystal structure of the compound semiconductor layer may be either amorphous or microcrystalline.

また、検出素子105が含む第1の層205が導電層、第2の層206が圧電体層、第3の層207が導電層の場合、検出素子105は、圧力の変化を検出することができる。これは、圧力が変化すると、検出素子105の容量値が変化するためであり、変化した容量値を読み取ることにより、圧力の変化を検出することができる。圧電体層は、鉛、チタン、ジルコニウム及び酸素を含む材料、又は、鉛、ストロンチウム、チタン、ジルコニウム及び酸素を含む材料からなる。   Further, when the first layer 205 included in the detection element 105 is a conductive layer, the second layer 206 is a piezoelectric layer, and the third layer 207 is a conductive layer, the detection element 105 can detect a change in pressure. it can. This is because the capacitance value of the detection element 105 changes when the pressure changes, and the change in pressure can be detected by reading the changed capacitance value. The piezoelectric layer is made of a material containing lead, titanium, zirconium and oxygen, or a material containing lead, strontium, titanium, zirconium and oxygen.

なお、検出素子105の第1の層205を導電層で設ける場合であって、アンテナとして機能する導電層204と同一の材料で設ける場合には、第1の層205とアンテナとして機能する導電層204とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、第1の層205を導電層で設ける場合であって、第1の導電層208と同一の材料で設ける場合には、第1の層205と第1の導電層208とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、第1の層205と第1の導電層208とアンテナとして機能する導電層204とを同一の材料を用いて同一の層に設けることも可能である。   Note that in the case where the first layer 205 of the detection element 105 is provided using a conductive layer and is formed using the same material as the conductive layer 204 that functions as an antenna, the first layer 205 and a conductive layer that functions as an antenna are used. 204 can be formed in the same layer using the same material, whereby the manufacturing process can be simplified. In the case where the first layer 205 is provided using a conductive layer and is provided using the same material as the first conductive layer 208, the first layer 205 and the first conductive layer 208 are formed using the same material. The formation process can be simplified by forming them in the same layer. The first layer 205, the first conductive layer 208, and the conductive layer 204 functioning as an antenna can be provided using the same material in the same layer.

次に、上記構成とは異なる本発明の半導体装置100の断面構造について、図3(B)を参照して説明する。図3(B)に示す半導体装置は、検出素子105、記憶素子107、素子201、202、203、導電層204を有する。ここでは、トランジスタのソース配線またはドレイン配線を記憶素子107の第1の導電層208としているが、もちろん図3(A)に示したようにソース配線やドレイン配線上に絶縁膜を介して別途第1の導電層を設けてもよい。また、アンテナ104として機能する導電層204は、ゲート電極を構成する導電層と同じ層に設けているが、上述したようにトランジスタのソース配線やドレイン配線と同じ層や、記憶素子107を構成する一対の導電層、検出素子を構成する導電層と同じ層に設けてもよい。もちろん印刷法や液滴吐出法を用いて形成してもよいし、トランジスタが形成される基板と別の基板に設けた後に当該トランジスタが形成された基板と貼り合わせることによって設けてもよい。また、図3(B)において、記憶素子107は、パッシブマトリクス型を用いた場合を示しているが、アクティブマトリクス型を用いてもよい。   Next, a cross-sectional structure of the semiconductor device 100 of the present invention, which is different from the above structure, will be described with reference to FIG. A semiconductor device illustrated in FIG. 3B includes a detection element 105, a memory element 107, elements 201, 202, and 203, and a conductive layer 204. Here, the source wiring or the drain wiring of the transistor is used as the first conductive layer 208 of the memory element 107. Needless to say, as shown in FIG. 3A, a second wiring is separately provided over the source wiring and the drain wiring through an insulating film. One conductive layer may be provided. The conductive layer 204 functioning as the antenna 104 is provided in the same layer as the conductive layer that forms the gate electrode. However, as described above, the conductive layer 204 forms the same layer as the source and drain wirings of the transistor and the memory element 107. The pair of conductive layers may be provided in the same layer as the conductive layer constituting the detection element. Needless to say, it may be formed using a printing method or a droplet discharge method, or may be provided by being attached to a substrate over which the transistor is formed after being provided over a substrate over which the transistor is formed. 3B illustrates the case where the memory element 107 is a passive matrix type, an active matrix type may be used.

検出素子105は、導電層211、乾湿層212、導電層213を有する。乾湿層212は、吸湿性がある有機材料を含み、具体的には、ポリイミド、アクリル等を含む。他にも乾湿層212として、セルロース系の親水性高分子、アンモニウム塩、スルホン酸基をベースとした材料、多孔質セラミックまたは塩化リチウム等を用いることができる。感湿層212に水が侵入すると、侵入した水分量に応じて、乾湿層212の誘電率が変化し、その結果、検出素子105の容量値が変化する。このように周囲の環境に応じて変化する容量値を読み取ることにより、湿度を検出することができる。また、図3(A)に示す検出素子105において、第3の層207を薄膜の導電層で設けることによって導電層を通して乾湿層が水分を吸収または放出するため、上下で乾湿層212を導電層により挟む構造とすることも可能である。   The detection element 105 includes a conductive layer 211, a wet / dry layer 212, and a conductive layer 213. The dry / wet layer 212 includes a hygroscopic organic material, and specifically includes polyimide, acrylic, and the like. In addition, as the wet and dry layer 212, a cellulose-based hydrophilic polymer, an ammonium salt, a material based on a sulfonic acid group, a porous ceramic, lithium chloride, or the like can be used. When water enters the moisture-sensitive layer 212, the dielectric constant of the dry-humidity layer 212 changes according to the amount of moisture that enters, and as a result, the capacitance value of the detection element 105 changes. Thus, humidity can be detected by reading the capacitance value that changes in accordance with the surrounding environment. In addition, in the detection element 105 illustrated in FIG. 3A, the third layer 207 is provided as a thin conductive layer, so that the wet and dry layer absorbs or releases moisture through the conductive layer. It is also possible to have a structure sandwiched between.

なお、検出素子105の導電層211または導電層213をアンテナとして機能する導電層204と同一の材料で設ける場合には、導電膜211または導電膜213とアンテナとして機能する導電層204とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、検出素子105の導電層211または導電層213を第1の導電層208と同一の材料で設ける場合には、第1の層205と第1の導電層208とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、導電層211、導電層213と第1の導電層208とアンテナとして機能する導電層204とを同一の材料を用いて同一の層に設けることも可能である。   Note that in the case where the conductive layer 211 or the conductive layer 213 of the detection element 105 is provided using the same material as the conductive layer 204 that functions as an antenna, the conductive film 211 or the conductive film 213 and the conductive layer 204 that functions as an antenna are formed of the same material. By forming the same layer using a material, the manufacturing process can be simplified. In the case where the conductive layer 211 or the conductive layer 213 of the detection element 105 is provided using the same material as the first conductive layer 208, the first layer 205 and the first conductive layer 208 are formed using the same material. By forming the same layer, the manufacturing process can be simplified. Alternatively, the conductive layer 211, the conductive layer 213, the first conductive layer 208, and the conductive layer 204 functioning as an antenna can be provided in the same layer using the same material.

次に、上記構成とは異なる半導体装置100の断面構造について、図4(A)を参照して説明する。図4(A)に示す半導体装置は、検出素子105、記憶素子107、素子201、202、203、導電層204を有する。ここでは、トランジスタのソース配線やドレイン配線上に絶縁膜を設け、当該絶縁膜上に検出素子105の第1の層および記憶素子107の第1の導電層208が形成されているが、ソース配線やドレイン配線と同一の層に設けることも可能である。また、図4(A)において、記憶素子107は、アクティブマトリクス型を用いて場合を示しているが、パッシブマトリクス型を用いてもよい。   Next, a cross-sectional structure of the semiconductor device 100 which is different from the above structure will be described with reference to FIG. A semiconductor device illustrated in FIG. 4A includes a detection element 105, a memory element 107, elements 201, 202, and 203, and a conductive layer 204. Here, an insulating film is provided over the source wiring and the drain wiring of the transistor, and the first layer of the detection element 105 and the first conductive layer 208 of the memory element 107 are formed over the insulating film. It is also possible to provide the same layer as the drain wiring. 4A illustrates the case where the memory element 107 is an active matrix type, a passive matrix type may be used.

検出素子105は、導電層217、有機化合物を含む層218及び導電層219を有する。検出素子105は、周囲の温度が変化すると、その抵抗値が変化する。このように、周囲の環境に応じて変化する抵抗値を読み取ることにより、温度を検出する。   The detection element 105 includes a conductive layer 217, a layer 218 containing an organic compound, and a conductive layer 219. The detection element 105 changes its resistance value when the ambient temperature changes. In this way, the temperature is detected by reading the resistance value that changes according to the surrounding environment.

なお、上記の構成では、温度を検出する素子として、有機化合物を含む層218を含む素子を用いているが、本発明はこの構成に制約されない。温度を検出する素子として、トランジスタを用いてもよい。トランジスタは、周囲の温度が変化すると、そのソースとドレイン間の抵抗値が変化する。このような、抵抗値の変化を読み取ることにより、温度を検出することができる。   Note that in the above structure, an element including the layer 218 containing an organic compound is used as an element for detecting temperature, but the present invention is not limited to this structure. A transistor may be used as an element for detecting temperature. When the ambient temperature changes, the resistance value between the source and the drain of the transistor changes. The temperature can be detected by reading such a change in resistance value.

なお、検出素子105の導電層217をアンテナとして機能する導電層204と同一の材料で設ける場合には、第1の層205とアンテナとして機能する導電層204とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、検出素子105の導電層217を第1の導電層208と同一の材料で設ける場合には、第1の層205と第1の導電層208とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、導電層217と第1の導電層208とアンテナとして機能する導電層204とを同一の材料を用いて同一の層に設けることも可能である。また、検出素子105の有機化合物を含む層218を記憶素子107の有機化合物を含む層209と同一の材料で設ける場合には、有機化合物を含む層218を有機化合物を含む層209と同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。なお、この場合、検出素子105の導電層219と記憶素子107の第2の導電層210とを同一の材料で形成してもよい。   Note that in the case where the conductive layer 217 of the detection element 105 is provided using the same material as the conductive layer 204 that functions as an antenna, the first layer 205 and the conductive layer 204 that functions as an antenna are formed using the same material. By forming the layer, the manufacturing process can be simplified. In the case where the conductive layer 217 of the detection element 105 is provided using the same material as the first conductive layer 208, the first layer 205 and the first conductive layer 208 are formed using the same material in the same layer. By forming, the manufacturing process can be simplified. Alternatively, the conductive layer 217, the first conductive layer 208, and the conductive layer 204 functioning as an antenna can be provided in the same layer using the same material. In the case where the layer 218 containing the organic compound of the detection element 105 is provided using the same material as the layer 209 containing the organic compound of the memory element 107, the layer 218 containing the organic compound is the same material as the layer 209 containing the organic compound. The formation process can be simplified by forming them in the same layer. Note that in this case, the conductive layer 219 of the detection element 105 and the second conductive layer 210 of the memory element 107 may be formed using the same material.

次に、上記構成とは異なる半導体装置100の断面構造について、図4(B)を参照して説明する。図4(B)に示す半導体装置は、検出素子105、記憶素子107、素子201、202、203、導電層204を有する。ここでは、トランジスタのソース配線またはドレイン配線を記憶素子107の第1の導電層としているが、もちろん図4(A)に示したようにソース配線やドレイン配線上に絶縁膜を介して別途第1の導電層を設けてもよい。また、アンテナ104として機能する導電層204は、記憶素子107を構成する第1の導電層および検出素子を構成する第1の層と同じ層に設けているが、上述した他の層に設けることも可能である。   Next, a cross-sectional structure of the semiconductor device 100 which is different from the above structure will be described with reference to FIG. A semiconductor device illustrated in FIG. 4B includes a detection element 105, a memory element 107, elements 201, 202, and 203, and a conductive layer 204. Here, the source wiring or the drain wiring of the transistor is used as the first conductive layer of the memory element 107, but of course, as shown in FIG. 4A, the first wiring is separately provided over the source wiring and the drain wiring through an insulating film. A conductive layer may be provided. The conductive layer 204 functioning as the antenna 104 is provided in the same layer as the first conductive layer that forms the memory element 107 and the first layer that forms the detection element, but is provided in the other layers described above. Is also possible.

検出素子105は、導電層214、感応層215を有する。導電層214は、公知の導電性材料からなる。感応層215は、二酸化窒素ガスや一酸化窒素ガスを検出対象とする場合、金属亜硝酸塩と金属硝酸塩の一方又は両方を混合したものを用いる。また、二酸化炭素ガスを検出対象とする場合、金属炭酸塩と金属炭酸水素塩の一方又は両方を混合したものを用いる。金属亜硝酸塩とは、例えば、亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウムなどである。金属硝酸塩とは、例えば、硝酸リチウム、硝酸ナトリウムなどである。金属炭酸塩とは、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウムなどである。金属炭酸水素塩とは、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどである。感応層215は、検出対象とするガスの分圧の変化に応じて、電気化学的な解離平衡を生じ、それによって生じる起電力変化が素子202に伝達される。素子202は、このような起電力変化を読み取ることにより、周囲のガスを検出することができる。   The detection element 105 includes a conductive layer 214 and a sensitive layer 215. The conductive layer 214 is made of a known conductive material. The sensitive layer 215 is a mixture of one or both of metal nitrite and metal nitrate when nitrogen dioxide gas or nitrogen monoxide gas is to be detected. When carbon dioxide gas is a detection target, a mixture of one or both of a metal carbonate and a metal bicarbonate is used. Examples of the metal nitrite include lithium nitrite and sodium nitrite. Examples of the metal nitrate include lithium nitrate and sodium nitrate. Examples of the metal carbonate include lithium carbonate and sodium carbonate. Examples of the metal hydrogen carbonate include sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate. The sensitive layer 215 generates an electrochemical dissociation equilibrium in accordance with a change in the partial pressure of a gas to be detected, and an electromotive force change caused thereby is transmitted to the element 202. The element 202 can detect the surrounding gas by reading such an electromotive force change.

次に、上記構成とは異なる半導体装置100の断面構造について、図13を参照して説明する。図13に示す半導体装置は、検出素子105、記憶素子107、素子201、202、203、導電層204を有する。図13では、生体物質等の有機化合物等からなる化学物質を選択的に識別する場合に関して説明する。   Next, a cross-sectional structure of the semiconductor device 100 different from the above structure will be described with reference to FIG. The semiconductor device illustrated in FIG. 13 includes a detection element 105, a memory element 107, elements 201, 202, 203, and a conductive layer 204. In FIG. 13, a case where a chemical substance made of an organic compound such as a biological substance is selectively identified will be described.

検出素子105は、第1の層251、第2の層252および第3の層253からなる並列して配置された構造を有している(図13(A))。なお、ここでは第1の層251〜第3の層253が並列して配置された場合を示すが、上述したように第1の層251〜第3の層253を積層させて設けてもよいし、第1の層251および第3の層253を並列に配置し、当該第1の層251と第3の層253を覆うように第2の層252を設けてもよい。   The detection element 105 has a structure in which a first layer 251, a second layer 252, and a third layer 253 are arranged in parallel (FIG. 13A). Note that here, a case where the first layer 251 to the third layer 253 are arranged in parallel is shown; however, as described above, the first layer 251 to the third layer 253 may be stacked. Then, the first layer 251 and the third layer 253 may be arranged in parallel, and the second layer 252 may be provided so as to cover the first layer 251 and the third layer 253.

また、第1の層251、第3の層253として、上記図3、図4と同様に公知の導電層を用いる。導電層としては、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、炭素(C)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等から選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。   Further, as the first layer 251 and the third layer 253, known conductive layers are used as in FIGS. As the conductive layer, gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), From one element selected from copper (Cu), palladium (Pd), carbon (C), aluminum (Al), manganese (Mn), titanium (Ti), tantalum (Ta), etc. or an alloy containing a plurality of such elements A single layer or a laminated structure can be used.

第2の層252としては、検出したい物質と選択的に反応する物質(識別素子)を設ける。例えば、検出したい物質と選択的に反応する酵素266を高分子等の基体265上に公知の手段を用いて固定化して設ける。そして、第2の層252に、血液、汗、尿等を接触させることによって、その中に含まれる特定の物質のみが第2の層252と反応し、その結果、検出素子105に検出される。また、基体265上には酵素の他にも、検出したい物質により各種タンパク質、DNA、抗体分子または微生物細胞等を固定化して設けることができる。   As the second layer 252, a substance (identification element) that selectively reacts with a substance to be detected is provided. For example, an enzyme 266 that selectively reacts with a substance to be detected is fixed on a substrate 265 such as a polymer by using a known means. Then, by bringing blood, sweat, urine, or the like into contact with the second layer 252, only a specific substance contained therein reacts with the second layer 252, and as a result, is detected by the detection element 105. . In addition to the enzyme, various proteins, DNA, antibody molecules, microbial cells, or the like can be immobilized on the substrate 265 according to the substance to be detected.

ここでは、生体物質261〜263の3種類の物質があった場合を簡単に説明する。酵素266と生体物質261が選択的に反応する場合には、生体物質261の存在の有無や含有量が、第1の層251および第3の層253間の抵抗値や電流値によって検出素子105によって検出される。より具体的には、高分子等の基体265に固定化された識別素子である酵素266と生体物質261との間で起こる生化学反応によって、生成あるいは消費される化学物質を第1の層および第3の層により測定することによって検出を行う。一方、生体物質262、263に関しては、酵素266と反応しないため、一切検出されることはない(図13(B))。このように、検出素子105において、第2の層252に検出したい物質と反応する酵素等を設けておくことによって、特定の生体物質の存在の有無や含有量等の情報を知ることができる。また、複数の検出素子を設け、検出素子にそれぞれ特定の生体物質と反応する酵素等を設けておくことによって、複数の生体物質を一度に検出することが可能となる。また、図13では、検出素子105として、識別素子を設けた第2の層252を導電層からなる第1の層および第2の層で挟んで設ける構成を示したが、他にも、検出素子105として、ISFET(Ion Sensitive Field Effect Transistor)等を用いることも可能である。   Here, the case where there are three types of substances of biological substances 261 to 263 will be briefly described. When the enzyme 266 and the biological material 261 selectively react, the presence / absence or content of the biological material 261 is determined depending on the resistance value or current value between the first layer 251 and the third layer 253. Detected by. More specifically, a chemical substance generated or consumed by a biochemical reaction that occurs between an enzyme 266 that is an identification element immobilized on a substrate 265 such as a polymer and a biological material 261 is converted into the first layer and Detection is performed by measuring with the third layer. On the other hand, the biological materials 262 and 263 are not detected at all because they do not react with the enzyme 266 (FIG. 13B). In this manner, by providing the detection element 105 with an enzyme or the like that reacts with a substance to be detected in the second layer 252, it is possible to know information such as the presence / absence or content of a specific biological substance. In addition, by providing a plurality of detection elements and providing the detection elements with enzymes or the like that react with specific biological substances, it is possible to detect a plurality of biological substances at a time. In FIG. 13, the detection element 105 is configured such that the second layer 252 provided with the identification element is sandwiched between the first layer and the second layer made of a conductive layer. As the element 105, an ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistor) or the like can be used.

なお、上記図3、図4、図13の構造は、それぞれ自由に組み合わせて設けることが可能である。つまり、アンテナ104として機能する導電層204を設ける位置、記憶素子107の設ける位置およびその構成(パッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型)または検出素子105の設ける位置等を自由に組み合わせて設けることができる構成は全て本発明の半導体装置に含まれる。   Note that the structures of FIGS. 3, 4, and 13 can be freely combined. That is, a structure in which a position where the conductive layer 204 functioning as the antenna 104 is provided, a position where the memory element 107 is provided and a configuration thereof (passive matrix type or active matrix type), a position where the detection element 105 is provided, or the like can be freely combined. Are all included in the semiconductor device of the present invention.

また、上記の構造では、基板216上に、演算処理回路101、検出部102、記憶部103及びアンテナ104を設けているが、本発明はこの構造に制約されない。基板216上から、演算処理回路101等を構成する複数の素子を剥離してもよい。基板216から複数の素子を剥離することにより、小型化、薄型化、軽量化を実現することができる。   In the above structure, the arithmetic processing circuit 101, the detection unit 102, the storage unit 103, and the antenna 104 are provided over the substrate 216, but the present invention is not limited to this structure. A plurality of elements constituting the arithmetic processing circuit 101 or the like may be peeled off from the substrate 216. By peeling a plurality of elements from the substrate 216, size reduction, thickness reduction, and weight reduction can be realized.

そこで、基板216から複数の素子を剥離する際の手順について、図5を参照して説明する。まず、基板220上に、剥離層221、複数の薄膜集積回路を含む層222を積層して形成する(図5(A))。剥離層221は、公知の手段(スパッタリング法やプラズマCVD法等)により、タングステン、モリブデン及び珪素から選択された元素を含む材料から形成される。複数の薄膜集積回路を含む層222には、演算処理回路101等を構成する複数の素子が設けられている。   A procedure for peeling a plurality of elements from the substrate 216 will be described with reference to FIG. First, the separation layer 221 and the layer 222 including a plurality of thin film integrated circuits are stacked over the substrate 220 (FIG. 5A). The peeling layer 221 is formed of a material containing an element selected from tungsten, molybdenum, and silicon by a known means (such as a sputtering method or a plasma CVD method). The layer 222 including a plurality of thin film integrated circuits is provided with a plurality of elements constituting the arithmetic processing circuit 101 and the like.

次に、基板220から薄膜集積回路223を剥離する。ここでは、レーザ光(例えばUV光)を照射することによって複数の薄膜集積回路を含む層222に、選択的に開口部を形成して、剥離層221を露出させた後(図5(B))、物理的な力を用いて基板220から薄膜集積回路223を剥離する。また、開口部を形成後、基板220から薄膜集積回路223を剥離する前に、開口部にエッチング剤を導入して、剥離層221を除去した後に剥離してもよい。ここでは、開口部にエッチング剤を導入して、剥離層221を除去すると共に、複数の薄膜集積回路を含む層222を分断して、複数の薄膜集積回路223を形成する。エッチング剤には、フッ化ハロゲンを含む気体又は液体、具体的には、三フッ化塩素(ClF)を用いるとよい。そして、薄膜集積回路223の一方の面を基体224(基板224ともいう)に接着させて、基板220から薄膜集積回路223を剥離する(図5(C))。 Next, the thin film integrated circuit 223 is peeled from the substrate 220. Here, after an opening is selectively formed in the layer 222 including a plurality of thin film integrated circuits by irradiation with laser light (for example, UV light) and the peeling layer 221 is exposed (FIG. 5B). ), The thin film integrated circuit 223 is peeled from the substrate 220 by using a physical force. Alternatively, after the opening is formed, before the thin film integrated circuit 223 is peeled from the substrate 220, an etching agent may be introduced into the opening and the peeling layer 221 may be removed before peeling. Here, an etching agent is introduced into the opening to remove the separation layer 221 and to divide the layer 222 including a plurality of thin film integrated circuits, thereby forming a plurality of thin film integrated circuits 223. As the etchant, a gas or a liquid containing halogen fluoride, specifically, chlorine trifluoride (ClF 3 ) may be used. Then, one surface of the thin film integrated circuit 223 is attached to a base 224 (also referred to as a substrate 224), and the thin film integrated circuit 223 is peeled from the substrate 220 (FIG. 5C).

次に、薄膜集積回路223の他方の面を基体225に接着させて、薄膜集積回路223を基体224、225により封止する(図5(D))。この際、加熱処理及び加圧処理の一方又は両方を行う封止ロール226、基体225が巻き付けられた供給ロール227及びベルトコンベア229を用いると、順次、基体224、225に封止された薄膜集積回路223を形成することができる。次に、切断手段228により、基体224、225を切断する。そうすると、基体224、225に封止された薄膜集積回路223が完成する。本発明の半導体装置とは、上記のような、基体224、225に封止された薄膜集積回路223をその範疇に含む。なお基体224、225とは、有機樹脂からなる基板(例えばプラスチック基板)、フィルム(例えばポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニル等からなる)に相当する。   Next, the other surface of the thin film integrated circuit 223 is bonded to the base 225, and the thin film integrated circuit 223 is sealed with the bases 224 and 225 (FIG. 5D). At this time, when a sealing roll 226 that performs one or both of heat treatment and pressure treatment, a supply roll 227 around which the base 225 is wound, and a belt conveyor 229 are used, the thin film integration sealed in the bases 224 and 225 sequentially. A circuit 223 can be formed. Next, the bases 224 and 225 are cut by the cutting means 228. Then, the thin film integrated circuit 223 sealed with the bases 224 and 225 is completed. The semiconductor device of the present invention includes the thin film integrated circuit 223 sealed in the bases 224 and 225 as described above. The bases 224 and 225 correspond to a substrate (for example, a plastic substrate) made of an organic resin and a film (for example, made of polypropylene, polyester, vinyl, polyvinyl fluoride, vinyl chloride, etc.).

また、本発明の半導体装置を人体に埋め込む際、人体に有害な影響を与えないようにするため、基体224、225を覆うように、保護層230を設けるとよい。保護層230は、人体に有害な影響を与えない材料により形成され、具体的には、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、チタン(Ti)、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)又は窒化炭素等の絶縁層により形成する。なお、ここでいうDLCには、水素化アモルファスカーボン膜等も含んでいる。   In addition, when the semiconductor device of the present invention is embedded in a human body, a protective layer 230 is preferably provided so as to cover the bases 224 and 225 so as not to adversely affect the human body. The protective layer 230 is formed of a material that does not adversely affect the human body, and specifically, an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, titanium (Ti), diamond-like carbon (DLC), or carbon nitride. Form with layers. The DLC here includes a hydrogenated amorphous carbon film and the like.

次に、上記とは異なる、基板216から複数の素子を剥離する手順について、図6を参照して説明する。まず、基板220上に、剥離層221、複数の薄膜集積回路を含む層222、保護層231を形成する(図6(A))。次に、保護層231と複数の薄膜集積回路を含む層222に、選択的に開口部を形成して、剥離層221を露出させる(図6(B))。続いて、上記図5で示した方法を用いて基板220から薄膜集積回路を含む層222を剥離する。ここでは、薄膜集積回路を含む層222と保護膜231とに設けられた開口部にエッチング剤を導入して、剥離層221を除去すると共に、複数の薄膜集積回路を含む層222を分断して、複数の薄膜集積回路223を形成する。次に、薄膜集積回路223の一方の面を基体224に接着させて、基板220から薄膜集積回路223を剥離する(図6(C))。続いて、薄膜集積回路223の露出された面上に、保護層232を形成する(図6(D))。そうすると、保護層232により覆われた薄膜集積回路223が完成する。続いて、切断手段228により、基体224を切断する。そうすると、保護層231、232に覆われた薄膜集積回路223が完成する。なお、検出する物理量や化学量によっては、保護層の一部を選択的に除去して開口部を設け、検出素子が露出するように形成する。   Next, a procedure for peeling a plurality of elements from the substrate 216, which is different from the above, will be described with reference to FIG. First, the separation layer 221, the layer 222 including a plurality of thin film integrated circuits, and the protective layer 231 are formed over the substrate 220 (FIG. 6A). Next, an opening is selectively formed in the protective layer 231 and the layer 222 including a plurality of thin film integrated circuits to expose the separation layer 221 (FIG. 6B). Subsequently, the layer 222 including a thin film integrated circuit is peeled from the substrate 220 by using the method shown in FIG. Here, an etchant is introduced into an opening provided in the layer 222 including the thin film integrated circuit and the protective film 231 to remove the separation layer 221 and to divide the layer 222 including a plurality of thin film integrated circuits. A plurality of thin film integrated circuits 223 are formed. Next, one surface of the thin film integrated circuit 223 is bonded to the base 224, and the thin film integrated circuit 223 is peeled from the substrate 220 (FIG. 6C). Subsequently, a protective layer 232 is formed on the exposed surface of the thin film integrated circuit 223 (FIG. 6D). Then, the thin film integrated circuit 223 covered with the protective layer 232 is completed. Subsequently, the base 224 is cut by the cutting means 228. Then, the thin film integrated circuit 223 covered with the protective layers 231 and 232 is completed. Depending on the physical quantity or chemical quantity to be detected, a part of the protective layer is selectively removed to provide an opening so that the detection element is exposed.

本実施の形態で示した半導体装置は、様々な物理量や化学量を検出し且つ非接触で外部の機器にその情報を表示し管理することが可能となる。また、本発明の半導体装置は表面がDLC等の保護層により覆われているため、人体に埋め込んで設ける際に有害な影響を与える恐れがない。   The semiconductor device described in this embodiment can detect various physical quantities and chemical quantities, and can display and manage the information on an external device without contact. In addition, since the surface of the semiconductor device of the present invention is covered with a protective layer such as DLC, there is no risk of harmful effects when embedded in a human body.

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態で示した検出素子の構造に関して図面を参照して説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, the structure of the detection element described in the above embodiment will be described with reference to drawings.

図7は、周囲の明るさまたは光の照射の有無を検出する検出部の一例を示している。検出素子708は、フォトダイオード、フォトトランジスタ等で形成されている。検出制御回路709は、検出駆動回路752、検出回路753およびA/D変換回路754を有している(図7(A))。以下に、図7(B)を参照して検出回路753について説明する。   FIG. 7 shows an example of a detection unit that detects ambient brightness or the presence or absence of light irradiation. The detection element 708 is formed of a photodiode, a phototransistor, or the like. The detection control circuit 709 includes a detection drive circuit 752, a detection circuit 753, and an A / D conversion circuit 754 (FIG. 7A). Hereinafter, the detection circuit 753 will be described with reference to FIG.

リセット用TFT755を導通状態にすると検出素子708には逆バイアス電圧が印加される。ここで、検出素子708のマイナス側端子の電位が電源電圧の電位まで充電される動作を「リセット」と呼ぶ。その後、リセット用TFT755を非導通状態にする。そのとき、検出素子708の起電力により、時間が経過するに従い電位状態が変化する。すなわち、電源電圧の電位まで充電されていた検出素子708のマイナス側端子の電位が、光電変換によって発生した電荷によって除々に低下する。   When the reset TFT 755 is turned on, a reverse bias voltage is applied to the detection element 708. Here, an operation in which the potential of the negative terminal of the detection element 708 is charged to the potential of the power supply voltage is referred to as “reset”. Thereafter, the reset TFT 755 is turned off. At that time, due to the electromotive force of the detection element 708, the potential state changes with time. That is, the potential of the negative terminal of the detection element 708 that has been charged to the potential of the power supply voltage gradually decreases due to the charge generated by the photoelectric conversion.

ある一定時間を経過した後、バイアス用TFT757を導通状態とすると、増幅用TFT756を通って出力側に信号が出力される。この場合、増幅用TFT756とバイアス用TFT757はいわゆるソースフォロワ回路として動作する。ここではソースフォロワ回路をnチャネル型TFTで形成した例で示されているが、勿論、pチャネル型TFTでも形成することができる。   When the bias TFT 757 is turned on after a certain time has elapsed, a signal is output to the output side through the amplification TFT 756. In this case, the amplification TFT 756 and the bias TFT 757 operate as a so-called source follower circuit. Here, an example in which the source follower circuit is formed of an n-channel TFT is shown, but it is needless to say that a p-channel TFT can also be formed.

増幅側電源線758には電源電圧Vddが加えられている。バイアス側電源線759は基準電位0ボルトが与えられている。増幅用TFT756のドレイン側端子は増幅側電源線に接続され、ソース側端子はバイアス用TFT757のドレイン端子に接続されている。バイアス用TFT757のソース側端子はバイアス側電源線759に接続されている。バイアス用TFT757のゲート端子にはバイアス電圧Vbが印加され、このTFTにはバイアス電流Ibが流れる。バイアス用TFT757は基本的には定電流源として動作する。増幅用TFT756のゲート端子には入力電圧Vinが加えられ、ソース端子が出力端子となる。このソースフォロワ回路の入出力関係は、Vout=Vin−Vbとなる。この出力電圧VoutはA/D変換回路754によりデジタル信号に変換する。デジタル信号は演算処理回路703に出力する。   A power supply voltage Vdd is applied to the amplification side power supply line 758. The bias-side power line 759 is given a reference potential of 0 volts. The drain side terminal of the amplification TFT 756 is connected to the amplification side power supply line, and the source side terminal is connected to the drain terminal of the bias TFT 757. The source side terminal of the bias TFT 757 is connected to the bias side power line 759. A bias voltage Vb is applied to the gate terminal of the bias TFT 757, and a bias current Ib flows through the TFT. The bias TFT 757 basically operates as a constant current source. The input voltage Vin is applied to the gate terminal of the amplifying TFT 756, and the source terminal becomes the output terminal. The input / output relationship of this source follower circuit is Vout = Vin−Vb. This output voltage Vout is converted into a digital signal by the A / D conversion circuit 754. The digital signal is output to the arithmetic processing circuit 703.

図8は、検出素子に静電容量を検出する素子を設けた一例を示している。静電容量を検出する素子は、一対の電極を備えている。電極間に液体又は気体など検出する対象物が充填されるようになっている。この一対の電極間の、静電容量の変化を検出することで、例えば容器に密封された内容物の状態を判断する。また、一対の電極間にポリイミド、アクリルその他吸湿性の誘電体を介在させて、電気抵抗の微小な変化を読み取ることにより湿度の変化を検出することもできる。   FIG. 8 shows an example in which an element for detecting capacitance is provided in the detection element. The element for detecting the capacitance includes a pair of electrodes. An object to be detected such as a liquid or a gas is filled between the electrodes. By detecting a change in capacitance between the pair of electrodes, for example, the state of the contents sealed in the container is determined. Further, it is possible to detect a change in humidity by interposing a polyimide, acrylic or other hygroscopic dielectric material between a pair of electrodes and reading a minute change in electric resistance.

検出制御回路709は、以下に示す構成となっている。発振回路760は測定基準信号を生成し、検出素子708の電極にその信号を入力する。このときの電圧は電圧検出回路761にも入力される。電圧検出回路761により検出された基準信号は、変換回路763で実効値を示す電圧信号に変換される。検出素子708の電極間に流れる電流は、電流検出回路762により検出する。電流検出回路762により検出された信号は、変換回路764により実効値を示す電流信号に変換される。演算回路766は、変換回路763の出力である電圧信号と、変換回路764の出力である電流信号を演算処理してインピーダンス若しくはアドミタンスなどの電気パラメータを算出する。また、電圧検出回路761の出力と電流検出回路762の出力は、位相比較回路765に入力される。位相比較回路765はこの両者の信号の位相差を、演算回路767に出力する。演算回路767は、演算回路766と位相比較回路765の出力信号を用いて静電容量を算出する。そして、その信号を演算処理回路703に出力する。   The detection control circuit 709 has the following configuration. The oscillation circuit 760 generates a measurement reference signal and inputs the signal to the electrode of the detection element 708. The voltage at this time is also input to the voltage detection circuit 761. The reference signal detected by the voltage detection circuit 761 is converted into a voltage signal indicating an effective value by the conversion circuit 763. The current flowing between the electrodes of the detection element 708 is detected by the current detection circuit 762. The signal detected by the current detection circuit 762 is converted into a current signal indicating an effective value by the conversion circuit 764. The arithmetic circuit 766 calculates electric parameters such as impedance or admittance by performing arithmetic processing on the voltage signal output from the conversion circuit 763 and the current signal output from the conversion circuit 764. The output of the voltage detection circuit 761 and the output of the current detection circuit 762 are input to the phase comparison circuit 765. The phase comparison circuit 765 outputs the phase difference between the two signals to the arithmetic circuit 767. The arithmetic circuit 767 calculates the capacitance using the output signals of the arithmetic circuit 766 and the phase comparison circuit 765. Then, the signal is output to the arithmetic processing circuit 703.

図14、図15は、温度を検出する検出素子の等価回路とその動作について示している。   FIG. 14 and FIG. 15 show an equivalent circuit of a detection element for detecting temperature and its operation.

まず、温度を検出する検出素子として、一対の導電層間に有機化合物を含む層を含む素子を用いる場合について、図14を参照して説明する。   First, the case where an element including a layer containing an organic compound between a pair of conductive layers is used as a detection element for detecting temperature will be described with reference to FIG.

温度を検出する検出素子971と定電流源972は直列に接続されており、検出素子971の一方の端子は高電位電源に接続され、一定の電位(VDD)に保たれている。また、定電流源972の一方の端子は低電位電源に接続され、一定の電位(VSS)に保たれている(図14(A))。検出素子971は、周囲の温度により、抵抗値が変化する性質があり、具体的には、室温を通常の温度としたとき、温度が通常よりも高くなると抵抗値が低下し、温度が通常よりも低くなると抵抗値が上昇する。このような検出素子971の性質は、検出素子971の電圧電流特性と温度の関係のグラフ図14(B)に示す通りである。   A detection element 971 that detects temperature and a constant current source 972 are connected in series, and one terminal of the detection element 971 is connected to a high-potential power supply and is kept at a constant potential (VDD). One terminal of the constant current source 972 is connected to a low potential power source and is kept at a constant potential (VSS) (FIG. 14A). The detection element 971 has a property that the resistance value changes depending on the ambient temperature. Specifically, when the room temperature is set to a normal temperature, the resistance value decreases when the temperature is higher than normal, and the temperature is lower than normal. As the value decreases, the resistance value increases. Such a property of the detection element 971 is as shown in the graph (B) of FIG. 14B showing the relationship between the voltage-current characteristic of the detection element 971 and the temperature.

検出素子971には、定電流源972により、一定の電流が供給されており、この状態で、周囲の温度が変化すると、検出素子971の抵抗値が変化する。そして、検出素子971の抵抗値の変化に伴って、検出素子971の他方のノードの電位(Vaとする)が変化する。このような、検出素子971の他方のノードの電位Vaを読み取ることにより、周囲の温度を検出することができる。   A constant current is supplied to the detection element 971 from the constant current source 972. When the ambient temperature changes in this state, the resistance value of the detection element 971 changes. As the resistance value of the detection element 971 changes, the potential (Va) of the other node of the detection element 971 changes. By reading the potential Va of the other node of the detection element 971 as described above, the ambient temperature can be detected.

次に、温度を検出する検出素子として、1つ又は複数のトランジスタを用いる場合について、図15を参照して説明する。   Next, the case where one or a plurality of transistors is used as a detection element for detecting temperature will be described with reference to FIG.

1つ又は複数のトランジスタからなる検出素子973と定電流源974は直列に接続されており、検出素子973の一方の端子は高電位電源に接続され、一定の電位(VDD)に保たれている(図15(A))。また、定電流源974の一方の端子は低電位電源に接続され、一定の電位(VSS)に保たれている。   A detection element 973 including one or a plurality of transistors and a constant current source 974 are connected in series, and one terminal of the detection element 973 is connected to a high potential power source and is kept at a constant potential (VDD). (FIG. 15A). One terminal of the constant current source 974 is connected to a low-potential power supply and is kept at a constant potential (VSS).

検出素子973は、周囲の温度により、抵抗値が変化する性質があり、検出素子973の抵抗値の変化に伴って、検出素子973の他方のノードの電位(Vbとする)が変化する。このような、検出素子973の他方のノードの電位Vbを読み取ることにより、周囲の温度を検出することができる。検出素子973のノードの電位Vbと温度は、ほぼ直線的な関係を示す(図15(B))。   The detection element 973 has a property that the resistance value changes depending on the ambient temperature, and the potential (Vb) of the other node of the detection element 973 changes as the resistance value of the detection element 973 changes. The ambient temperature can be detected by reading the potential Vb of the other node of the detection element 973. The potential Vb of the node of the detection element 973 and the temperature have a substantially linear relationship (FIG. 15B).

なお、検出素子973は、1つのトランジスタ975を含む場合、2つのトランジスタ976、977を含む場合、3つのトランジスタ978〜980を含む場合等があり、本発明ではそのいずれを採用してもよい(図15(C)〜(E))。   Note that the detection element 973 includes one transistor 975, two transistors 976 and 977, three transistors 978 to 980, and any of them may be employed in the present invention ( FIGS. 15C to 15E).

また、温度を検出する検出素子としてトランジスタを用いる場合には、検出素子におけるトランジスタと検出制御回路や演算処理回路等におけるトランジスタとを異なる構造で設けることが好ましい。検出素子におけるトランジスタは、温度変化によりトランジスタの特性が変化しやすい構造とし、検出制御回路や演算処理回路等のその他の回路に用いられるトランジスタは温度変化があった場合であっても特性が変化しにくい構造とする。具体的には、検出素子におけるトランジスタに比べて、検出制御回路や演算処理回路等のトランジスタにおける半導体膜のチャネル長(ソース領域とドレイン領域間の半導体膜の長さ)を大きくすることによって温度変化に対する影響を減少することができる。また、トランジスタのチャネル幅(チャネル長と垂直方向)を変えることによって、温度変化に対する影響を緩和させることも可能である。   In the case where a transistor is used as a detection element for detecting temperature, it is preferable that the transistor in the detection element and the transistor in the detection control circuit, the arithmetic processing circuit, or the like are provided with different structures. The transistor in the detection element has a structure in which the characteristics of the transistor are likely to change due to a temperature change, and the characteristics of the transistors used in other circuits such as the detection control circuit and the arithmetic processing circuit change even when the temperature changes. Use a difficult structure. Specifically, the temperature change is increased by increasing the channel length of the semiconductor film (the length of the semiconductor film between the source region and the drain region) in the transistor such as the detection control circuit or the arithmetic processing circuit as compared with the transistor in the detection element. Can be reduced. In addition, by changing the channel width (the direction perpendicular to the channel length) of the transistor, it is possible to reduce the influence on the temperature change.

次に、リーダ/ライタ112と半導体装置100との動作の一例を説明するフローチャートを図9に示す。   Next, a flowchart for explaining an example of the operation of the reader / writer 112 and the semiconductor device 100 is shown in FIG.

リーダ/ライタ112は、検出起動信号、データ読み出し信号、データ書き込み信号などの制御信号を送信する。その制御信号を半導体装置100が受信する。半導体装置100は、演算処理回路で制御信号を識別する。そして、検出部を動作させてデータの測定及び記憶部への記録を行う動作、記憶部に記録されているデータを読み出す動作、記憶部にデータを書き込む動作の中からどの動作を行うか判定する。データの測定及び記憶部への記録を行う動作は、まず、検出制御回路を動作させ、検出素子の信号を読み取り、検出制御回路を介して二値化を行い、演算処理回路を介して記憶部に記録させる作業を行う。リーダ/ライタ112からのデータを書き込む動作では、リーダ/ライタ112から送信されたデータを記憶部に書き込みを行う。記憶部に記録されているデータを読み出す動作では、制御回路を動作させ、記憶素子のデータを読み出し、それをリーダ/ライタ112に送信する動作を行う。回路の動作に必要な電力は、信号の送信と同時に、若しくは随時行うものとする。   The reader / writer 112 transmits control signals such as a detection start signal, a data read signal, and a data write signal. The semiconductor device 100 receives the control signal. The semiconductor device 100 identifies a control signal with an arithmetic processing circuit. Then, it is determined which operation to perform from the operation of operating the detection unit to measure data and recording to the storage unit, the operation of reading the data recorded in the storage unit, and the operation of writing data to the storage unit . In the operation of measuring data and recording in the storage unit, first, the detection control circuit is operated, the signal of the detection element is read, binarization is performed through the detection control circuit, and the storage unit is connected through the arithmetic processing circuit. Do the work to be recorded. In the operation of writing data from the reader / writer 112, the data transmitted from the reader / writer 112 is written to the storage unit. In the operation of reading the data recorded in the storage unit, the control circuit is operated, the data of the storage element is read, and the operation of transmitting it to the reader / writer 112 is performed. The power necessary for the operation of the circuit is assumed to be performed simultaneously with the signal transmission or at any time.

次に、半導体装置に設けられた検出素子で検出したデータを、リーダ/ライタと送受信するシステムについて、図10を用いて説明する。図10は、上述した半導体装置100と、半導体装置100の情報の送受信を行うリーダ/ライタ112の一例を示す。リーダ/ライタ112は、アンテナ904と、発信器921、復調回路910、変調回路911を備えている。その他に演算処理回路901、外部インターフェイス部923を備える。制御信号を暗号化して送受信するには、暗号化/複合化回路部922と記憶部903をリーダ/ライタ112に備えておけば良い。電源回路部909は各回路に電力を供給するものであり、外部電源924から供給された電力を各回路へ供給する。   Next, a system for transmitting / receiving data detected by a detection element provided in a semiconductor device to / from a reader / writer will be described with reference to FIG. FIG. 10 illustrates an example of the above-described semiconductor device 100 and the reader / writer 112 that transmits / receives information of the semiconductor device 100. The reader / writer 112 includes an antenna 904, a transmitter 921, a demodulation circuit 910, and a modulation circuit 911. In addition, an arithmetic processing circuit 901 and an external interface unit 923 are provided. In order to encrypt and transmit the control signal, the reader / writer 112 may be provided with the encryption / decryption circuit unit 922 and the storage unit 903. The power supply circuit unit 909 supplies power to each circuit, and supplies power supplied from the external power supply 924 to each circuit.

半導体装置100の検出部102で検出された情報は、演算処理回路101で処理した後、記憶部103に保持される。リーダ/ライタ112の変調回路911を介して電磁波として送られてきた信号は、半導体装置100のアンテナ104において、電磁誘導により交流の電気信号に変換される。復調回路110では、該交流の電気信号を復調し、後段の演算処理回路101に送信する。演算処理回路101では、入力された信号に従って記憶部103に保持されているデータを呼び出す。そして、演算処理回路101から変調回路111に信号を送り、変調回路111で交流の電気信号に変調される。そして、該交流の電気信号をアンテナ104を介して、リーダ/ライタ112のアンテナ904に送信する。   Information detected by the detection unit 102 of the semiconductor device 100 is processed by the arithmetic processing circuit 101 and then held in the storage unit 103. A signal transmitted as an electromagnetic wave via the modulation circuit 911 of the reader / writer 112 is converted into an AC electrical signal by electromagnetic induction in the antenna 104 of the semiconductor device 100. The demodulation circuit 110 demodulates the alternating electrical signal and transmits it to the subsequent arithmetic processing circuit 101. The arithmetic processing circuit 101 calls the data held in the storage unit 103 in accordance with the input signal. Then, a signal is sent from the arithmetic processing circuit 101 to the modulation circuit 111, and modulated by the modulation circuit 111 into an AC electrical signal. Then, the AC electrical signal is transmitted to the antenna 904 of the reader / writer 112 via the antenna 104.

リーダ/ライタ112のアンテナ904で受信した交流の電気信号を、復調回路910で復調し、後段の演算処理回路901、外部インターフェイス部923に送信する。そして外部インターフェイス部923に接続されるディスプレイ、コンピュータなどの情報処理装置925で、検出部102で検出したデータを表示する。   The AC electrical signal received by the antenna 904 of the reader / writer 112 is demodulated by the demodulation circuit 910 and transmitted to the arithmetic processing circuit 901 and the external interface unit 923 at the subsequent stage. The data detected by the detection unit 102 is displayed on an information processing device 925 such as a display or a computer connected to the external interface unit 923.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態3)
本発明の半導体装置は、上記実施の形態で示したように様々な物理量または化学量を検出することができる。そのため、人間や動物等に上述した半導体装置を携帯させることによって、生体情報や健康状態等の様々な情報を場所を問わず簡単に知ることが可能となる。また、半導体装置の携帯の方法としては、人間を例に挙げると体の表面に貼り付けて設ける方法や人体に埋め込んで設ける方法等が考えられるが、検出したい物理量や化学量を考慮して適宜個人が選択して設ければよい。以下に、本発明の半導体装置の使用形態の具体例について図面を参照して説明する。
(Embodiment 3)
The semiconductor device of the present invention can detect various physical quantities or chemical quantities as described in the above embodiments. For this reason, it is possible to easily know various information such as biological information and health status by bringing a human or an animal with the above-described semiconductor device. In addition, as a method for carrying a semiconductor device, for example, a method of being attached to the surface of a body or a method of being embedded in a human body can be considered as an example of human beings. An individual may select and provide it. Specific examples of usage patterns of the semiconductor device of the present invention will be described below with reference to the drawings.

温度を検出する素子を含む半導体装置502を動物501に埋め込み、動物501付近に設けられたえさ箱等にリーダ/ライタ503を設ける(図11(A))。そして、リーダ/ライタ503を用いて、半導体装置502により検出される動物501の体温等の情報を定期的に読み取ることにより、動物501の健康状態を監視し管理することができる。この場合、あらかじめ、半導体装置502に識別番号を記憶させておくことにより複数の動物を同時に管理することができる。特に、半導体装置502を動物501に埋め込む場合には、TFT等を用いて半導体装置502を形成することによりサイズが小さくなるように設けることが好ましい。また、上記実施の形態で示したように、半導体装置502がフレキシブル性(可撓性)を有するように設けることによって、埋め込まれた半導体装置に応力が加わった場合であっても当該半導体装置の破損を防止することができる。   A semiconductor device 502 including an element for detecting temperature is embedded in an animal 501, and a reader / writer 503 is provided in a food box or the like provided in the vicinity of the animal 501 (FIG. 11A). Then, the health condition of the animal 501 can be monitored and managed by periodically reading information such as the body temperature of the animal 501 detected by the semiconductor device 502 using the reader / writer 503. In this case, a plurality of animals can be managed simultaneously by storing the identification number in the semiconductor device 502 in advance. In particular, when the semiconductor device 502 is embedded in the animal 501, it is preferable to provide the semiconductor device 502 so that the size is reduced by forming the semiconductor device 502 using a TFT or the like. Further, as described in the above embodiment mode, by providing the semiconductor device 502 so as to have flexibility (flexibility), even when stress is applied to the embedded semiconductor device, Breakage can be prevented.

また、ガス等の気体成分を検出する素子を含む半導体装置506を食品505に設け、包装紙や陳列棚にリーダ/ライタ507を設ける(図11(B))。そして、リーダ/ライタ507を用いて、半導体装置506により検出される情報を定期的に読み取ることにより、食品505の鮮度を管理することができる。   In addition, a semiconductor device 506 including an element for detecting a gas component such as gas is provided in the food 505, and a reader / writer 507 is provided on a wrapping paper or a display shelf (FIG. 11B). The freshness of the food 505 can be managed by periodically reading information detected by the semiconductor device 506 using the reader / writer 507.

また、光を検出する素子を含む半導体装置512を植物511に設け、植物511の植木鉢等にリーダ/ライタ513を設ける(図11(C))。そして、リーダ/ライタ513を用いて、半導体装置512により検出される情報を定期的に読み取ることで、日照時間の情報を得ると共に、花の開花時期や出荷時期の情報を正確に予想することができる。特に、光を検出する素子を含む半導体装置512においては、同時に太陽電池を設けることによって、リーダ/ライタ513からの電磁波による電力供給とあわせて、外部からの光によって半導体装置512に電力を供給することが可能となる。太陽電池は、検出素子と併用させて設けてもよいし、検出素子とは別に設けてもよい。   In addition, a semiconductor device 512 including an element for detecting light is provided in the plant 511, and a reader / writer 513 is provided in a flower pot or the like of the plant 511 (FIG. 11C). Then, by using the reader / writer 513 to periodically read information detected by the semiconductor device 512, it is possible to obtain information on the sunshine time and accurately predict information on the flowering time and the shipping time of the flower. it can. In particular, in the semiconductor device 512 including an element for detecting light, by simultaneously providing a solar cell, power is supplied to the semiconductor device 512 by light from the outside in addition to power supply by electromagnetic waves from the reader / writer 513. It becomes possible. The solar cell may be provided in combination with the detection element, or may be provided separately from the detection element.

また、圧力を検出する素子を含む半導体装置515を人体の腕に貼り付けるかもしくは埋め込んで設ける(図11(D))。そして、リーダ/ライタを用いて、半導体装置515により検出される情報を読み取れば、血圧、脈拍等の情報を得ることができる。特に、半導体装置515を人体に貼り付けるかもしくは埋め込んで設ける場合には、TFT等を用いて半導体装置515を形成することによりサイズが小さくなるように設けることが好ましい。また、上記実施の形態で示したように、半導体装置515がフレキシブル性(可撓性)を有するように設けることによって、貼り付けるかもしくは埋め込まれて設けられた半導体装置に応力が加わった場合であっても当該半導体装置の破損を防止することができる。   In addition, a semiconductor device 515 including an element for detecting pressure is attached to or embedded in the arm of a human body (FIG. 11D). When information detected by the semiconductor device 515 is read using a reader / writer, information such as blood pressure and pulse can be obtained. In particular, in the case where the semiconductor device 515 is provided by being attached to or embedded in a human body, the semiconductor device 515 is preferably provided so that the size is reduced by forming the semiconductor device 515 using a TFT or the like. In addition, as shown in the above embodiment mode, when the semiconductor device 515 is provided with flexibility (flexibility), stress is applied to the semiconductor device which is attached or embedded. Even if it exists, damage to the semiconductor device can be prevented.

また、温度を検出する素子を含む半導体装置516を耳たぶに埋め込む(図11(E))。そして、リーダ/ライタを用いて、半導体装置516により検出される情報を読み取れば、体温の情報を得ることができる。   Further, a semiconductor device 516 including an element for detecting temperature is embedded in the earlobe (FIG. 11E). Then, information on the body temperature can be obtained by reading information detected by the semiconductor device 516 using a reader / writer.

また、安息の状態で測定する体温を基礎体温とよぶが、この基礎体温には一定のリズムがあり、測定結果により、自分自身の体調を把握することができる。基礎体温は、目を覚ましたら、動かずにそのままの状態で測定しなければならず、好ましくは、口中の舌下で5分間測定する。つまり、基礎体温を測定するには、基礎体温計を清潔に保ちつつ、毎日口中に入れて測定するという煩雑さがある。しかしながら、本発明の半導体装置517を舌等に埋め込んでおけば、基礎体温計を使用する必要がなくなり、毎日口にリーダ/ライタをかざせば、体温を測定することができる(図11(E))。   Moreover, the body temperature measured in the state of rest is called basal body temperature, and this basal body temperature has a certain rhythm, and it is possible to grasp one's own physical condition from the measurement result. The basal body temperature must be measured as it is when it is awake, preferably 5 minutes under the tongue in the mouth. That is, in order to measure the basal body temperature, the basal body thermometer is kept in a clean state and is measured every day by putting it in the mouth. However, if the semiconductor device 517 of the present invention is embedded in the tongue or the like, it is not necessary to use a basal thermometer, and the body temperature can be measured by holding the reader / writer over the mouth every day (FIG. 11E). .

また、圧力を検出する素子を含む半導体装置518を鼻の下に貼り付けるかもしくは埋め込むことによって設ける(図11(E))。そして、リーダ/ライタを用いて、半導体装置518により検出される情報を読み取れば、呼吸の有無の情報を得ることができる。これは、特に、病院等において多くの患者の状態を知りたい場合等に有効となる。   Further, a semiconductor device 518 including an element for detecting pressure is provided by being attached or embedded under the nose (FIG. 11E). If information detected by the semiconductor device 518 is read using a reader / writer, information on the presence or absence of breathing can be obtained. This is particularly effective when it is desired to know the status of many patients in a hospital or the like.

また、振動を検出する素子を含む半導体装置522をのどに貼り付けるかもしくは埋め込むことによって設ける(図11(E))。そして、リーダ/ライタによって、半導体装置522により検出される情報を読み取れば、のどにおける声帯の振動の有無の情報を得ることができる。これは、特に、病気等により声が出せない場合であっても、声帯の振動を検出することによって声を出そうとする意思表示を示す場合に有効となる。   In addition, a semiconductor device 522 including an element for detecting vibration is provided by being attached or embedded in a throat (FIG. 11E). If information detected by the semiconductor device 522 is read by a reader / writer, information on the presence or absence of vocal cord vibration in the throat can be obtained. This is particularly effective in the case where an intention to speak is shown by detecting the vibration of the vocal cords even when the voice cannot be produced due to illness or the like.

また、紫外線を検出する検出素子を含む半導体装置519を光が透過する箇所に貼り付けるかもしくは埋め込んで設ける(図11(F))。そうすると、専用のセンサを持ち歩くことなく、必要なときに、好きな場所で、半導体装置519にリーダ/ライタをかざせば、紫外線を測定することができる。紫外線は、人間が感知することができないものであり、皮膚や目に有害な影響を及ぼし、免疫力を低下させるものであるが、紫外線を測定することができれば、速やかに自己防衛手段をとることができる。   In addition, a semiconductor device 519 including a detection element for detecting ultraviolet light is provided or embedded in a portion where light is transmitted (FIG. 11F). Then, without carrying a dedicated sensor, ultraviolet light can be measured by holding the reader / writer over the semiconductor device 519 at a desired place when necessary. Ultraviolet rays cannot be detected by humans, have harmful effects on the skin and eyes, and reduce immunity. If ultraviolet rays can be measured, take immediate self-defense measures. Can do.

また、上記以外にも、圧力を検出する素子を含む半導体装置520を心臓付近に貼り付けて、心拍数を測定してもよい。上述の通り、本発明の半導体装置は、人体の健康管理、疾病の予防予測に活用することができる。また、インターネット等のネットワークを用いて、リーダ/ライタで読み取った生体情報を得ることにより、本発明の半導体装置を在宅医療監視システムなどに活用することができる。その具体例を図12に示す。   In addition to the above, the heart rate may be measured by attaching a semiconductor device 520 including an element for detecting pressure in the vicinity of the heart. As described above, the semiconductor device of the present invention can be used for human health management and disease prevention prediction. Further, by obtaining biological information read by a reader / writer using a network such as the Internet, the semiconductor device of the present invention can be used in a home medical monitoring system and the like. A specific example is shown in FIG.

個体551に、物理量や化学量を検出可能な半導体装置552を携帯させる。半導体装置552は、図11に示したように、人体に貼り付けて設けてもよいし、埋め込んで設けてもよく、個体551が適宜選択して設ければよい。また、血液や脈拍等は個体差があるため個体551にあわせた半導体装置552を設ける。このように、個体551に半導体装置552を携帯させることにより、半導体装置552によって検出された個体551の生体情報をリーダ/ライタ553で読み取りコンピュータ等の装置554の表示部555に表示することができる。さらに、読み取られた生体情報は、インターネット等のネットワークを用いることによって、リアルタイムで自宅550から医療機関560に送信することができる。   The individual 551 carries a semiconductor device 552 capable of detecting physical quantities and chemical quantities. As shown in FIG. 11, the semiconductor device 552 may be provided by being attached to a human body or may be provided by being embedded, or the individual 551 may be appropriately selected and provided. In addition, since there are individual differences in blood, pulse, and the like, a semiconductor device 552 that matches the individual 551 is provided. In this manner, by bringing the semiconductor device 552 into the individual 551, the biological information of the individual 551 detected by the semiconductor device 552 can be read by the reader / writer 553 and displayed on the display unit 555 of the device 554 such as a computer. . Furthermore, the read biological information can be transmitted from the home 550 to the medical institution 560 in real time by using a network such as the Internet.

医療機関560は、送信されてきたデータをコンピュータ等の装置561で受信することにより、個体551の情報を監視、管理する。また、個体551の担当医・専門医は、送信されてきた情報をもとに個体551の診断を行うことができる。   The medical institution 560 monitors and manages information on the individual 551 by receiving the transmitted data with a device 561 such as a computer. The doctor / specialist in charge of the individual 551 can diagnose the individual 551 based on the transmitted information.

このように、個体551の健康状態に係る物理量または化学量の変化が定期的に検出され、医療機関560に送信されるため、自宅550に居ながら医療機関560が個体551の健康状態を監視することが可能となる。そのため、個体551に異常が認められた場合には、迅速に医師を派遣して精密な検査を行うことができる。   As described above, since a change in physical quantity or chemical quantity related to the health state of the individual 551 is periodically detected and transmitted to the medical institution 560, the medical institution 560 monitors the health state of the individual 551 while at home 550. It becomes possible. Therefore, when an abnormality is recognized in the individual 551, a doctor can be dispatched quickly to perform a precise examination.

また、個体551が常に半導体装置552を携帯している場合には、携帯電話等の情報機器にリーダ/ライタを搭載することによって、外出先においても常時個体551の健康状態を把握することができる。また、個体551に異常が認められた場合には、個体551の生体情報を管理している医療機関560と個体551の付近にある医療機関570が情報のやりとりを行うことによって、迅速に個体551のもとに医師を派遣し処置することができる。これは、特に個体551が、外出している場合に、自宅以外の場所で異常が認められた場合に有効となる。   In addition, when the individual 551 always carries the semiconductor device 552, the health state of the individual 551 can be constantly grasped even when the user is away by installing a reader / writer on an information device such as a mobile phone. . When an abnormality is recognized in the individual 551, the medical institution 560 that manages the biological information of the individual 551 and the medical institution 570 in the vicinity of the individual 551 exchange information, thereby quickly locating the individual 551. A doctor can be dispatched and treated. This is particularly effective when an abnormality is recognized at a place other than the home when the individual 551 is out.

また、このように定期的に個体551の生体情報を管理することによって、個体551に不足しているものを改善することも可能である。例えば、個体551の生体情報をコンピュータ等の装置554によって管理、分析することにより、現在の個体551に不足しているビタミンがある場合には、そのことを表示部555に表示して注意を促すと共に摂取すべき食材等を表示させることも可能である。   In addition, by periodically managing the biological information of the individual 551 as described above, it is possible to improve what is lacking in the individual 551. For example, by managing and analyzing the biological information of the individual 551 by a device 554 such as a computer, if there is a deficient vitamin in the current individual 551, this is displayed on the display unit 555 to call attention. It is also possible to display the ingredients to be taken together.

以上のように、本発明の半導体装置552を個体に常に携帯させておくことにより、個人の健康状態を自分自身のみならず医療機関等も把握することが可能となり、病気等を未然に防止し、不慮の病気や事故が発生した場合であっても迅速に最善の対処を行うことができる。   As described above, by always having the semiconductor device 552 of the present invention carried by an individual, it is possible to grasp not only the health status of the individual but also a medical institution and prevent illness and the like in advance. Even in the event of an unexpected illness or accident, we can take the best action quickly.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の使用形態の一例を示す図。FIG. 13 illustrates an example of a usage pattern of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の使用形態の一例を示す図。FIG. 13 illustrates an example of a usage pattern of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 半導体装置
101 演算処理回路
102 検出部
103 記憶部
104 アンテナ
105 検出素子
106 検出制御回路
107 記憶素子
108 制御回路
109 電源回路
110 復調回路
111 変調回路
112 リーダ/ライタ
113 バッテリ
201 素子
202 素子
203 素子
204 導電層
205 第1の層
206 第2の層
207 第3の層
208 導電層
209 有機化合物を含む層
210 導電層
211 導電層
212 感湿層
213 導電層
214 導電層
215 感応層
216 基板
217 導電層
218 有機化合物を含む層
219 導電層
220 基板
221 剥離層
222 複数の薄膜集積回路を含む層
223 薄膜集積回路
224 基体
225 基体
226 封止ロール
227 供給ロール
228 切断手段
229 ベルトコンベア
230 保護層
231 保護層
232 保護層
240 薄膜集積回路
241 導電層
251 第1の層
252 第2の層
253 第3の層
261 生体物質
262 生体物質
263 生体物質
265 基体
266 酵素
501 動物
502 半導体装置
503 リーダ/ライタ
505 食品
506 半導体装置
507 リーダ/ライタ
511 植物
512 半導体装置
513 リーダ/ライタ
514 半導体装置
515 半導体装置
516 半導体装置
517 半導体装置
518 半導体装置
519 半導体装置
520 半導体装置
522 半導体装置
550 自宅
551 個体
552 半導体装置
553 リーダ/ライタ
554 装置
555 表示部
560 医療機関
561 装置
570 医療機関
703 演算処理回路
708 検出素子
709 検出制御回路
752 検出駆動回路
753 検出回路
754 A/D変換回路
755 リセット用TFT
756 増幅用TFT
757 バイアス用TFT
758 増幅側電源線
759 バイアス側電源線
760 発信回路
761 電圧検出回路
762 電流検出回路
763 変換回路
764 変換回路
765 位相比較回路
766 演算回路
767 演算回路
901 演算処理回路
903 記憶部
904 アンテナ
909 電源回路部
910 復調回路
911 変調回路
922 暗号化/複合化回路部
923 外部インターフェイス部
924 外部電源
925 情報処理装置
971 検出素子
972 定電流源
973 検出素子
974 定電流源
975 トランジスタ
976 トランジスタ
977 トランジスタ
978 トランジスタ
979 トランジスタ
980 トランジスタ
100 Semiconductor Device 101 Arithmetic Processing Circuit 102 Detection Unit 103 Storage Unit 104 Antenna 105 Detection Element 106 Detection Control Circuit 107 Storage Element 108 Control Circuit 109 Power Supply Circuit 110 Demodulation Circuit 111 Modulation Circuit 112 Reader / Writer 113 Battery 201 Element 202 Element 203 Element 204 Conductive layer 205 First layer 206 Second layer 207 Third layer 208 Conductive layer 209 Layer 210 containing organic compound Conductive layer 211 Conductive layer 212 Moisture sensitive layer 213 Conductive layer 214 Conductive layer 215 Sensitive layer 216 Substrate 217 Conductive layer 218 layer containing organic compound 219 conductive layer 220 substrate 221 release layer 222 layer 223 containing multiple thin film integrated circuits thin film integrated circuit 224 base 225 base 226 sealing roll 227 supply roll 228 cutting means 229 belt conveyor 230 protective layer 231 Layer 232 Protective layer 240 Thin film integrated circuit 241 Conductive layer 251 First layer 252 Second layer 253 Third layer 261 Biological material 262 Biological material 263 Biological material 265 Base 266 Enzyme 501 Animal 502 Semiconductor device 503 Reader / Writer 505 Food 506 Semiconductor device 507 Reader / writer 511 Plant 512 Semiconductor device 513 Reader / writer 514 Semiconductor device 515 Semiconductor device 516 Semiconductor device 517 Semiconductor device 518 Semiconductor device 519 Semiconductor device 520 Semiconductor device 522 Semiconductor device 550 Home 551 Individual 552 Semiconductor device 553 Reader / Writer 554 Device 555 Display unit 560 Medical institution 561 Device 570 Medical institution 703 Calculation processing circuit 708 Detection element 709 Detection control circuit 752 Detection drive circuit 753 Detection circuit 754 A / D conversion circuit 75 Reset TFT
756 TFT for amplification
757 TFT for bias
758 Amplification side power supply line 759 Bias side power supply line 760 Transmission circuit 761 Voltage detection circuit 762 Current detection circuit 763 Conversion circuit 764 Conversion circuit 765 Phase comparison circuit 766 Operation circuit 767 Operation circuit 901 Operation processing circuit 903 Storage unit 904 Antenna 909 Power supply circuit unit 910 Demodulation circuit 911 Modulation circuit 922 Encryption / combination circuit unit 923 External interface unit 924 External power supply 925 Information processing device 971 Detection element 972 Constant current source 973 Detection element 974 Constant current source 975 Transistor 976 Transistor 977 Transistor 978 Transistor 979 Transistor 980 Transistor

Claims (15)

基板上に設けられた第1のトランジスタ、第2のトランジスタおよび第3のトランジスタを少なくとも有する素子と、
前記第1のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた検出素子と、
前記第2のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた記憶素子と、
前記第3のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられたアンテナとして機能する導電層とを有し、
前記基板、前記素子、前記検出素子、前記記憶素子および前記アンテナとして機能する導電層とが保護層によって覆われていることを特徴とする半導体装置。
An element having at least a first transistor, a second transistor, and a third transistor provided over a substrate;
A sensing element electrically connected to the first transistor and provided on the element;
A memory element electrically connected to the second transistor and provided on the element;
A conductive layer electrically connected to the third transistor and functioning as an antenna provided on the element;
The semiconductor device, wherein the substrate, the element, the detection element, the memory element, and the conductive layer functioning as the antenna are covered with a protective layer.
基板上に設けられた第1のトランジスタ、第2のトランジスタおよび第3のトランジスタを少なくとも有する素子と、
前記第1のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた検出素子と、
前記第2のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた記憶素子と、
前記第3のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられたアンテナとして機能する導電層とを有し、
前記記憶素子は、前記素子上に形成された第1の導電層、有機化合物層および第2の導電層との積層構造であり、
前記基板、前記素子、前記検出素子、前記記憶素子および前記アンテナとして機能する導電層とが保護層によって覆われていることを特徴とする半導体装置。
An element having at least a first transistor, a second transistor, and a third transistor provided over a substrate;
A sensing element electrically connected to the first transistor and provided on the element;
A memory element electrically connected to the second transistor and provided on the element;
A conductive layer electrically connected to the third transistor and functioning as an antenna provided on the element;
The memory element has a stacked structure of a first conductive layer, an organic compound layer, and a second conductive layer formed on the element,
The semiconductor device, wherein the substrate, the element, the detection element, the memory element, and the conductive layer functioning as the antenna are covered with a protective layer.
請求項2において、
前記第1の導電層と前記アンテナとして機能する導電層とが同一の層に設けられていることを特徴とする半導体装置。
In claim 2,
The semiconductor device, wherein the first conductive layer and the conductive layer functioning as the antenna are provided in the same layer.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記検出素子は、第1の層、第2の層および第3の層との積層構造を有し、
前記第1の層および前記第3の層のいずれか一方は、P型半導体層であり且つ他方がN型半導体層であり、
前記第2の層は、I型半導体層であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The detection element has a stacked structure of a first layer, a second layer, and a third layer,
Either one of the first layer and the third layer is a P-type semiconductor layer and the other is an N-type semiconductor layer,
The semiconductor device, wherein the second layer is an I-type semiconductor layer.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記検出素子は、第1の層、第2の層および第3の層との積層構造を有し、
前記第1の層は、導電層であり、
前記第2の層は、化合物半導体層であり、
前記第3の層は、導電層であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The detection element has a stacked structure of a first layer, a second layer, and a third layer,
The first layer is a conductive layer;
The second layer is a compound semiconductor layer;
The semiconductor device, wherein the third layer is a conductive layer.
請求項3乃至請求項5のいずれか一項において、
前記検出素子は、第1の層、第2の層および第3の層からなる積層構造を有し、
前記第1の層および前記第3の層は、導電層であり、
前記第2の層は、圧電体層であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 3 thru | or 5,
The detection element has a laminated structure including a first layer, a second layer, and a third layer,
The first layer and the third layer are conductive layers;
The semiconductor device, wherein the second layer is a piezoelectric layer.
請求項3乃至請求項5のいずれか一項において、
前記検出素子は、第1の層、第2の層および第3の層との積層構造、または第1の層、第2の層および第3の層とが並列に配置あるいは接続された構造を有し、
前記第1の層および前記第3の層は、導電層であり、
前記第2の層は、乾湿層であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 3 thru | or 5,
The detection element has a laminated structure of the first layer, the second layer, and the third layer, or a structure in which the first layer, the second layer, and the third layer are arranged or connected in parallel. Have
The first layer and the third layer are conductive layers;
The semiconductor device, wherein the second layer is a wet and dry layer.
請求項3乃至請求項5のいずれか一項において、
前記検出素子は、第1の層、第2の層および第3の層との積層構造、または第1の層、第2の層および第3の層とが並列に配置あるいは接続された構造を有し、
前記第1の層および前記第3の層は、導電層であり、
前記第2の層は、有機化合物層であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 3 thru | or 5,
The detection element has a laminated structure of the first layer, the second layer, and the third layer, or a structure in which the first layer, the second layer, and the third layer are arranged or connected in parallel. Have
The first layer and the third layer are conductive layers;
The semiconductor device, wherein the second layer is an organic compound layer.
請求項3乃至請求項5のいずれか一項において、
前記検出素子は、第1の層および第2の層からなる積層構造を有し、
前記第1の層は、導電層であり、
前記第2の層は、感応層であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 3 thru | or 5,
The detection element has a laminated structure including a first layer and a second layer,
The first layer is a conductive layer;
The semiconductor device, wherein the second layer is a sensitive layer.
請求項3乃至請求項5のいずれか一項において、
前記検出素子は、第1の層、第2の層および第3の層との積層構造、または第1の層、第2の層および第3の層とが並列に配置あるいは接続された構造を有し、
前記第1の層および前記第3の層は、導電層であり、
前記第2の層は、基体に酵素、タンパク質、DNA、抗体分子または微生物細胞が固定化された層であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 3 thru | or 5,
The detection element has a laminated structure of the first layer, the second layer, and the third layer, or a structure in which the first layer, the second layer, and the third layer are arranged or connected in parallel. Have
The first layer and the third layer are conductive layers;
The semiconductor device according to claim 2, wherein the second layer is a layer in which an enzyme, protein, DNA, antibody molecule, or microbial cell is immobilized on a substrate.
請求項10において、
前記基体は、高分子膜であることを特徴とする半導体装置。
In claim 10,
The semiconductor device, wherein the substrate is a polymer film.
請求項5乃至請求項11のいずれか一項において、
前記第1の層と前記アンテナとして機能する導電層とが同一の層に設けられていることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 5 to 11,
The semiconductor device, wherein the first layer and the conductive layer functioning as the antenna are provided in the same layer.
請求項5乃至請求項12のいずれか一項において、
前記第1の層と前記第1の導電層とが同一の層に設けられていることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 5 to 12,
The semiconductor device, wherein the first layer and the first conductive layer are provided in the same layer.
請求項1乃至請求項13のいずれか一項において、
前記保護層は、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、ダイヤモンドライクカーボンまたは窒化炭素を含んでいることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru / or Claim 13,
The semiconductor device, wherein the protective layer contains silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, diamond-like carbon, or carbon nitride.
請求項3乃至請求項14のいずれか一項において、
前記基板は、ガラス基板または可撓性を有する基板であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 3-14,
The semiconductor device is characterized in that the substrate is a glass substrate or a flexible substrate.
JP2006017915A 2005-01-31 2006-01-26 Method for producing semiconductor device Expired - Fee Related JP4817853B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006017915A JP4817853B2 (en) 2005-01-31 2006-01-26 Method for producing semiconductor device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005024583 2005-01-31
JP2005024583 2005-01-31
JP2006017915A JP4817853B2 (en) 2005-01-31 2006-01-26 Method for producing semiconductor device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006236332A true JP2006236332A (en) 2006-09-07
JP2006236332A5 JP2006236332A5 (en) 2009-03-05
JP4817853B2 JP4817853B2 (en) 2011-11-16

Family

ID=37043849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006017915A Expired - Fee Related JP4817853B2 (en) 2005-01-31 2006-01-26 Method for producing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4817853B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008096359A (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Fuji Xerox Co Ltd Sensor
JP2016106331A (en) * 2012-10-09 2016-06-16 エムシー10 インコーポレイテッドMc10,Inc. Apparatus for monitoring the amount of exposure to ultraviolet radiation

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000105807A (en) * 1998-09-29 2000-04-11 Toshiba Chem Corp Label type noncontact data carrier
JP2001014504A (en) * 1999-06-25 2001-01-19 Hitachi Maxell Ltd Management system
JP2002277323A (en) * 2001-03-15 2002-09-25 Fuji Xerox Co Ltd Ultraviolet ray photodetector, ultraviolet ray quantity measuring device and ultraviolet ray quantity measuring method
JP2002305296A (en) * 2001-04-09 2002-10-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2003243631A (en) * 2002-02-18 2003-08-29 Mitsubishi Electric Corp Thin film magnetic storage device and radio chip, distribution management system and manufacturing process management system using the same
JP2004147845A (en) * 2002-10-30 2004-05-27 Toppan Printing Co Ltd Sensor chip
JP2004282050A (en) * 2003-02-24 2004-10-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Thin-film integrated circuit device, ic label, vessel including thin-film integrated circuit mounted thereon, manufacturing method therefor, and commodity management method for commodity including vessel
JP2006505939A (en) * 2002-11-04 2006-02-16 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド Control of memory arrays using devices similar to Zener diodes

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000105807A (en) * 1998-09-29 2000-04-11 Toshiba Chem Corp Label type noncontact data carrier
JP2001014504A (en) * 1999-06-25 2001-01-19 Hitachi Maxell Ltd Management system
JP2002277323A (en) * 2001-03-15 2002-09-25 Fuji Xerox Co Ltd Ultraviolet ray photodetector, ultraviolet ray quantity measuring device and ultraviolet ray quantity measuring method
JP2002305296A (en) * 2001-04-09 2002-10-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2003243631A (en) * 2002-02-18 2003-08-29 Mitsubishi Electric Corp Thin film magnetic storage device and radio chip, distribution management system and manufacturing process management system using the same
JP2004147845A (en) * 2002-10-30 2004-05-27 Toppan Printing Co Ltd Sensor chip
JP2006505939A (en) * 2002-11-04 2006-02-16 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド Control of memory arrays using devices similar to Zener diodes
JP2004282050A (en) * 2003-02-24 2004-10-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Thin-film integrated circuit device, ic label, vessel including thin-film integrated circuit mounted thereon, manufacturing method therefor, and commodity management method for commodity including vessel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008096359A (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Fuji Xerox Co Ltd Sensor
JP2016106331A (en) * 2012-10-09 2016-06-16 エムシー10 インコーポレイテッドMc10,Inc. Apparatus for monitoring the amount of exposure to ultraviolet radiation
US9846829B2 (en) 2012-10-09 2017-12-19 Mc10, Inc. Conformal electronics integrated with apparel

Also Published As

Publication number Publication date
JP4817853B2 (en) 2011-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10271738B2 (en) Diagnostic radio frequency identification sensors and applications thereof
JP4766894B2 (en) Goods management system
JP5072208B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5604567B2 (en) Semiconductor device
US20060267769A1 (en) Terminal device and communication system
CN106999347A (en) The intelligent bag used in the physiology and/or physical parameter of bag of the sensing equipped with biological substance
TWI478408B (en) Memory device
US10105082B2 (en) Metal-oxide-semiconductor capacitor based sensor
US20080138889A1 (en) Semiconductor Device
KR20090064338A (en) Semiconductor device and method for writing data into memory
JP4817853B2 (en) Method for producing semiconductor device
US8314417B2 (en) Memory device and semiconductor device
US8232555B2 (en) Semiconductor device, and method for manufacturing thereof
JP2006191001A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2006191005A (en) Memory device and its manufacturing method, and semiconductor device and its manufacturing method
Al Mamoon et al. A proposal of body implementable early heart attack detection system

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090121

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110531

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110823

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110830

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4817853

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees